Qual é a resistência de uma placa solar?

Qual é a resistência de uma placa solar?

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Placas solares, ou painéis fotovoltaicos, são equipamentos sensíveis à luminosidade e utilizados para a geração de energia elétrica, especialmente, a partir da luz do sol. A descoberta foi feita em 1887 por H. R. Hertz, e o estudo do efeito fotoelétrico rendeu a Albert Einstein o Nobel de Física, em 1921.

Só por esses nomes (Hertz e Einstein), já podemos perceber a importância desse equipamento, não é mesmo? No entanto, até bem pouco tempo atrás, a resistência da placa solar era um dos maiores problemas, pois o módulo de geração em si é extremamente frágil e quebradiço.

Para entender como funciona um painel fotovoltaico, qual a sua importância e a resistência que ele oferece, preparamos este post para você. Siga conosco e boa leitura!

Como funciona um painel fotovoltaico?

Uma das coisas mais elegantes que a física moderna conseguiu determinar é a natureza dual da luz, ou, simplesmente, a dualidade onda-partícula. Calma! Não é o objetivo deste post dar uma aula de física quântica, mas precisaremos de uma das partes (a partícula) para mostrar a você como os painéis funcionam.

Sendo assim, imagine a luz como um monte de partículas saindo de uma fonte, como o sol ou uma lanterna. O efeito de geração de energia elétrica por meio da luz se dá pela colisão dessas partículas — que os físicos chamam de fótons — com outras partículas que estão nos painéis fotovoltaicos, chamados de elétrons.

Basicamente, quando essa colisão ocorre, os elétrons que estão de um lado da placa ganham energia suficiente para ir ao outro lado, criando um circuito e, consequentemente, gerando energia elétrica.

Efeito fotovoltaico

O efeito fotovoltaico é um processo fotoelétrico que acontece quando os fótons — as partículas elementares dos raios do sol — atingem a célula fotovoltaica, reagindo com o silício, material semicondutor.

A fabricação de uma célula consiste na combinação desse material com outros elementos, para alterar a sua estrutura química. Com isso, são criadas duas camadas distintas: uma negativa, com sobra de elétrons, e outra positiva. A partir daí, as duas camadas são colocadas dentro da célula, com a parte de cima negativa, a parte de baixo positiva e uma fina grade que une ambas.

Quando os fótons atingem a célula, há a reação com os átomos de silício, fazendo com que os elétrons da parte negativa se desprendam. Eles não conseguem passar para o lado positivo por conta do campo elétrico criado na área. Dessa forma, eles caminham por meio da fina grade que une as duas camadas, criando a corrente chamada de energia solar fotovoltaica.

Tamanho e peso ideal das placas solares

Os módulos fotovoltaicos mais usados no Brasil e no mundo têm conjuntos de 60 ou 72 células, que podem produzir individualmente até 240 Watts ou 335 Watts de potência elétrica, respectivamente. O peso de cada placa depende do fabricante e da potência escolhida, e varia de 18 kg a 27 kg por placa. As dimensões disponíveis são 2 m x 1 m ou 1,65 m x 1 m.

Número de placas ideal para cada projeto

Como as placas solares utilizam a luz do sol para gerar eletricidade, quanto maior a disponibilidade dela, maior a quantidade de energia. Além disso, a angulação do módulo em relação à luz solar interfere na produção, assim como temperatura e outros fatores.

Os módulos fotovoltaicos têm uma determinada potência de geração de fábrica, estipulada por meio de testes feitos em laboratório e em condições-padrão de teste. Essa potência será gerada em situações climáticas similares àquelas reproduzidas no laboratório.

Para determinar a quantidade de placas necessárias em um projeto, não basta ter em mãos o consumo elétrico do local e a potência das placas a serem instaladas: deve ser feito um estudo dos fatores de geração.

Por esse motivo, é importante contar com uma empresa especializada, para que se tenha o melhor projeto e um retorno seguro e rápido do investimento.

Área necessária para a instalação

Como não é possível estimar uma quantidade exata sem realizar um estudo detalhado do projeto, trouxemos exemplos das situações mais recorrentes no contexto residencial. Confira!

Área de instalação em uma casa com 4 moradores

Em uma residência com 4 pessoas, uma conta de luz de R$ 400,00 e consumo de 550 kWh/mês, uma área de 30 m² a 35 m² é suficiente para dar conta do consumo elétrico mensal.

Para esse sistema, são utilizados aproximadamente 16 módulos, totalizando 5,28 kWp (quilowatt-hora pico).

Área de instalação em uma casa com 6 moradores

Se a residência tiver 6 moradores, conta de luz de aproximadamente R$ 800,00 e consumo elétrico em torno de 1250 kWh/mês, um sistema fotovoltaico com 35 placas solares atenderá às necessidades do local, ocupando aproximadamente 76 m².

Qual a resistência da placa solar?

Deixando essa parte de física de lado, vamos tratar um pouco da resistência da placa solar. Como dito anteriormente, a parte de transformação de energia, composta por metais semicondutores dopados de outros elementos, é frágil.

No entanto, as placas de geração de energia fotovoltaica atuais vêm protegidas por uma camada de vidro temperado extremamente resistente, que blinda os painéis com uma “caixa” ao seu redor e é capaz de suportar o peso de uma pessoa ou até mesmo de um carro sem quebrar.

Isso não significa, obviamente, que você vai poder fazer uma pista de caminhada de painéis fotovoltaicos, pois, apesar de receberem essa proteção adicional, vibrações ou pequenas flexões podem danificar os circuitos delicados e, consequentemente, diminuir sua eficiência.

Eles precisam dessa proteção uma vez que são instalados em campos abertos ou em cima de telhados, sujeitos a intempéries como chuva, granizo e ventos. Em testes controlados, eles resistem a impactos de bolas de gelo a 100 km/h, valor mais do que suficiente para proteger qualquer painel.

Além do mais, a instalação das placas favorece sua proteção contra impactos, pois, para melhorar a eficiência de captação de energia, elas são instaladas com um determinado ângulo em relação ao solo, que, por sua vez, dissipa a energia cinética do gelo sem danificar o painel.

Existem outros tipos de resistência dos quais esses equipamentos são dotados, como a resistência à corrosão ou oxidação. Alguns metais têm mais disposição a sofrer desse tipo de dano do que outros, mesmo em atmosferas quase inertes, como o ar atmosférico.

Quais as normas sobre painéis fotovoltaicos?

Apesar de esses equipamentos terem uma demanda mundial, sendo usados nos mais diferentes lugares, como carregadores portáteis de smartphones ou na estação espacial internacional, não existem muitas normas de fiscalização.

Isso ocorre especialmente no Brasil, já que o único teste que o Instituto Nacional de Pesos e Medidas (Inmetro) faz é o de determinação de potência máxima. Lá fora, normas como a IEC 61215 garantem o padrão de qualidade e segurança necessários para instalação, uso e manutenção desses painéis.

Também não há uma norma com relação ao tempo de vida útil desses equipamentos. Entretanto, as perspectivas são boas. Alguns fabricantes dão garantia de 25 anos em cada painel, porém, estudos recentes estimam que eles podem ser utilizados por até 50 anos.

Quais os pontos positivos na geração de energia com painéis solares?

A estimativa é de que o payback esteja entre 2 e 3 anos, dependendo da unidade consumidora, região do país, índice de incidência solar e outros. Portanto, grosseiramente falando, o retorno é rápido e certo.

Atualmente, já existem painéis que convertem aproximadamente 14% de toda a luz que chega a eles em eletricidade, valor que tende a subir com o passar dos anos e incorporação de novas tecnologias.

Além disso, existe uma demanda global por energia sustentável, e o sol é a nossa principal fonte. A procura por energia limpa tem crescido à medida que outras fontes de eletricidade se tornam obsoletas e caras.

Custos e geração de resíduos

Outra vantagem importante é que a instalação pode ser feita em cima de coberturas, ou espaços que a casa ou empresa já tenha disponível, o que barateia o custo de instalação, dispensando a compra ou aluguel de terrenos para implementação do projeto.

Painéis fotovoltaicos não geram resíduos como outras fontes possíveis de serem instaladas na residência, no comércio ou na indústria, como biogeradores usados na conversão da energia química da biomassa ou na queima de resíduos sólidos, como faz a indústria de processamento de cana-de-açúcar.

Já a aerogeração de energia, tem como principal problema o custo de manutenção dos rotores, somado aos ruídos provocados pela passagem do vento nas pás e pela caixa de redução. Notoriamente, painéis solares são imóveis e não apresentam esse tipo de problema.

Como aprendemos na escola, o sol é a nossa principal fonte de energia. A partir dele, as plantas fazem a fotossíntese, a atmosfera é aquecida, gerando os ventos, a água é evaporada e pode ser transportada por nuvens e alimentar os principais rios.

De todos esses subsistemas, conseguimos transformar a energia. Entretanto, com os painéis fotovoltaicos, somos capazes de gerar energia elétrica limpa diretamente da fonte, o que se torna uma vantagem significativa em relação aos outros meios pelo menor impacto com o meio ambiente.

É importante lembrar que os painéis fotovoltaicos propriamente ditos são frágeis e se quebram com o menor esforço. A solução encontrada aumenta consideravelmente a resistência da placa solar sem que ela perca sua eficiência nem prejudique as muitas vantagens que ela tem sobre outras fontes de energia.

Gostou de saber qual é a resistência de placas solares? Então, nos conte o que achou e qual a sua opinião sobre o assunto nos comentários abaixo!