Placas solares ou painéis fotovoltaicos são equipamentos sensíveis à luminosidade e utilizados para a geração de energia elétrica 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 os benefícios 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 dela se dá pela colisão dessas partículas — que os físicos chamam de fótons — com outras partículas que estão nos painéis fotovoltaicos, chamadas de elétrons.
Basicamente, quando essa colisão ocorre, os elétrons que estão de um lado da placa ganham energia suficiente para ir ao outro lado. Assim, criam um circuito e, consequentemente, geram energia elétrica.
Como instalar as placas solares?
A instalação dos módulos fotovoltaicos é simples, porém, é preciso ser feita por uma empresa especializada, com profissionais qualificados. Alguns pontos devem ser analisados para que a posição e a inclinação das placas aproveitem ao máximo a radiação solar, aumentando a eficiência do sistema.
A primeira coisa é analisar a conta de energia elétrica do imóvel onde serão implantados os módulos solares. Com base no consumo mensal, avalia-se quantas placas serão necessárias para o melhor aproveitamento do sistema de energia solar. Para calcular com mais exatidão, utilize o consumo médio como referência para fazer a conta.
Existem simuladores de custo de energia solar disponíveis na internet. Basta preencher com a média do consumo mensal e sua cidade para obter o custo médio da instalação do projeto fotovoltaico.
Além disso, é possível obter a quantidade de placas necessárias, a geração anual de energia, o tamanho da área para implantação e o peso médio dos painéis solares. Com essas informações em mãos, é hora de contratar uma empresa especializada para realizar o serviço.
Faça pesquisa de mercado e analise as melhores opções. A HC Energia Solar é especializada em projetos de energia solar e conta com profissionais qualificados.
Normalmente, uma equipe fará visita técnica no imóvel que receberá o sistema de energia elétrica para realizar o orçamento. Em seguida, o projeto de instalação já começa a ser executado, juntamente à parte burocrática do processo. Após a implementação dos suportes dos painéis solares, são colocados os trilhos e as placas sobre eles.
Os cabos são conectados nos módulos e no inversor solar. Depois, é só ligar o inversor na rede elétrica e pronto: você já pode começar a usufruir de todos os benefícios de ter um sistema de energia renovável em seu imóvel. O kit é composto por painéis solares, cabos e conectores, string box (caixa de desconexão ou de junção), inversor e estruturas de fixação.
O que deve ser avaliado?
Algumas informações são importantes para que seu projeto tenha os resultados esperados. Vamos falar sobre esses detalhes, a partir de agora.
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. Assim, eles caminham pela 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. Elas 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 a 27 quilos por placa. As dimensões disponíveis são 2m x 1m ou 1,65m x 1m.
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 a temperatura e outros fatores.
Os módulos fotovoltaicos têm 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 quatro moradores
Em uma residência com quatro 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 seis moradores
Se a residência tiver seis 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. Ela 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. 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 determinado ângulo em relação ao solo. 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 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 dois e três 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. Esse valor tende a subir com o passar dos anos e a 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.
Quais as vantagens dos módulos fotovoltaicos?
Existem muitas vantagens em ter no seu imóvel o sistema de energia solar. Além do retorno rápido, muitas pessoas optam por essa forma de energia retornável pela economia e por ser uma maneira de consumir sem prejudicar o meio ambiente. Veja outros benefícios que a geração de energia limpa pode proporcionar para você e para o planeta.
Energia sustentável
Uma das principais vantagens é a forma de captação de energia através do sol, que é uma fonte abundante, eficiente e gratuita. O Brasil, por sua localização, é considerado um dos locais mais eficientes para geração de energia renovável. Por isso, o sistema fotovoltaico se torna ainda mais vantajoso e confiável.
A energia solar é sustentável por ser originada da natureza e não prejudicar os insumos necessários para a sobrevivência das gerações futuras. Como ela não emite gases poluentes prejudiciais ao meio ambiente, é considerada uma energia limpa e de extrema importância para manutenção sustentável do planeta.
Não produz ruído
Os geradores de energia utilizados por empresas, normalmente, emitem ruídos desconfortantes. Já o sistema solar fotovoltaico é totalmente silencioso.
O processo é fotoquímico e acontece silenciosamente dentro de cada célula que constitui os módulos fotovoltaicos. Por isso, as placas solares podem ser instaladas em qualquer lugar sem prejudicar os vizinhos e as pessoas que utilizarão o imóvel.
Facilidade e agilidade na instalação
A instalação dos painéis fotovoltaicos é rápida e descomplicada. Porém, a recomendação é nunca realizar a implantação dos módulos fotovoltaicos por conta própria. Além de ser perigoso, é necessário autorização da distribuidora de energia elétrica para conectar o sistema, e somente profissionais da área poderão fazer isso.
A implantação do sistema em imóveis residenciais costuma durar, em média, dois a três dias, desde a visita inicial dos engenheiros e eletrotécnicos até a instalação propriamente dita. Normalmente, os módulos solares são fixados em estruturas já existentes.
Pequenos ajustes podem ser necessários, como fixação de quadros elétricos de distribuição ou eletrodutos, mas nada que comprometa a agilidade da instalação. Uma vez conectados e ligados todos os elementos, é hora de plugar o inversor e começar a gerar a energia elétrica produzida pelo sistema de energia solar.
Manutenção quase mínima
A manutenção das placas fotovoltaicas é de baixo custo e realizada com muito pouca frequência. Como o sistema não tem peças móveis, a conservação consiste na limpeza dos painéis solares semestral ou anualmente, dependendo do local que estão instalados.
Áreas mais secas podem apresentar incidência maior de poluição e, consequentemente, produzir mais poeira nas placas. Além disso, galhos e folhas também podem comprometer a eficiência do sistema. A inclinação dos módulos é importante para que a chuva possa realizar uma limpeza natural dos painéis.
Além da manutenção nas placas solares, o inversor poderá apresentar necessidade de ser substituído, em partes ou completamente, depois de cinco a dez anos de uso. Portanto, o custo com a manutenção do sistema de energia fotovoltaico é quase mínimo e não equivale a mais que 1% ao ano sobre o custo total.
Geração de créditos
Quando a produção de energia é superior ao consumo do imóvel, geram-se créditos que podem ser utilizados em momento em que não há incidência de raios solares, como durante a noite ou em dias nublados. Além disso, se o sistema estiver conectado à rede pública de energia, conhecido como sistema on-grid, os créditos gerados podem ser usados como desconto na conta de luz.
Se o proprietário possuir outro imóvel na mesma região, abastecido pela mesma concessionária e no mesmo CPF, pode utilizar esses créditos para desconto na conta dessa outra propriedade.
Longa durabilidade
A vida útil do sistema solar fotovoltaico é outra grande vantagem. Em média, a durabilidade é de 25 anos gerando energia elétrica limpa e de qualidade. Tudo isso sem oferecer prejuízos ao meio ambiente.
Por isso, o retorno financeiro é rápido, elevando a viabilidade do método. Além disso, mesmo após esse tempo, as placas permanecem com cerca de 80% de eficiência.
Normalmente, gastam-se cinco anos para quitar o financiamento feito para a implantação de um sistema de energia renovável. Portanto, tudo que vier depois desse período é sinônimo de lucro.
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 disponíveis, o que barateia o custo de instalação. Assim, dispensa a compra ou o aluguel de terrenos para implementação do projeto.
Painéis fotovoltaicos não geram resíduos, como outras fontes possíveis de ser 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 mais sobre resistência e os benefícios das placas solares? Então, conte-nos a sua opinião sobre o assunto nos comentários abaixo!
