Energia alternativa e sistemas fotovoltaicos

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Devido a estiagens constantes, questões ambientais, mais a aplicação de elevado investimento financeiro dos governos em todo o mundo fica cada vez mais difícil à construção de novas Usinas Hidrelétricas, Termo Nucleares e Térmicas.

Os combustíveis fósseis (Petróleo transformado em gasolina, óleo diesel e demais derivados, o Carvão Vegetal, o Gás Natural, etc.) estão se esgotando em um ritmo alucinante, enquanto o consumo de energia continua a aumentar assustadoramente.

A tecnologia da energia solar está cada vez mais presente

Essa é a principal preocupação do mundo inteiro: como resolver essa situação que parece irreversível?

A solução sempre esteve presente desde os mais remotos tempos: Conectar o maior gerador de energia limpa, reciclável, e constante existente em nosso sistema planetário: o “SOL”, diretamente à nossa rede elétrica.

E como fazer isso?

Usando uma tecnologia baseada nos sistemas Fotovoltaicos, que já existe há algumas décadas, mas devido ao custo altíssimo de produção das células fotovoltaicas, esse processo e utilização das mesmas estavam restritos a poucas pessoas ou empresas, como também não havia um grande incentivo dos governos mundiais.

O que é a tecnologia fotovoltaica?

A tecnologia fotovoltaica é uma tecnologia que converte a radiação solar diretamente em eletricidade.
O método mais conhecido para produzir energia solar é através das células solares ou fotovoltaicas.

células fotovoltaicas

Cada painel solar é composta de módulos que unem várias células fotovoltaicas.

 
As células fotovoltaicas necessitam serem protegidas do meio ambiente por sua fragilidade e estão normalmente inseridas entre folhas de vidro.

Quando é necessária uma maior quantidade de energia do que uma célula consegue produzir, as células são eletricamente ligadas entre si para formar um módulo fotovoltaico (painel solar).

Um metro quadrado de módulos pode produzir em média 100 W/h (Watts/Hora) de energia. Os módulos são ligados entre si para gerar a eletricidade necessária (soma das tensões).

É importante não fazer confusão com os painéis de aquecedores solar frequentemente encontrado em telhados de casas cuja função é aproveitar o calor do sol (energia térmica) para o aquecimento da água da residência.
Enquanto que a tecnologia fotovoltaica visa transformar a radiação solar diretamente em eletricidade.

Como funciona uma célula fotovoltaica básica?

As células fotovoltaicas funcionam de acordo com um fenômeno físico básico designado “efeito fotoelétrico” e podem ser: monocristalinas, policristalina ou amorfas.

estrutura de célula cristalina fotovoltaica
 
Quando um número suficiente de fótons (componentes do fluxo luminoso do Sol) colide com uma placa semicondutora, como o silício, podem ser absorvidos pelos seus elétrons à superfície.

A absorção de energia adicional permite que os elétrons (com carga negativa) se libertem dos átomos.
Os elétrons tornam-se móveis, e o espaço que ficou é preenchido por outros elétrons de uma camada inferior do semicondutor.

Consequentemente, um dos lados da placa de silício possui uma maior concentração de elétrons do que o outro, o que origina uma tensão elétrica (voltagem) entre os dois lados.
Ligar os dois lados com um condutor elétrico (fio) permite que os elétrons afluam ao outro lado da placa gerando corrente elétrica.

como funciona o painel fotovoltaico

Essa corrente elétrica no modo contínuo pode ser armazenada em baterias para uso posterior ou constante em equipamentos apropriados para esse tipo de corrente.

Ou ainda, pode ser usada em equipamentos fabricados para corrente alternada utilizando entre eles um aparelho chamado “Inversor”, que transforma a corrente contínua em alternada.

Mais adiante teremos explicações mais especificas de tipos de Inversores.

Um módulo fotovoltaico é constituído de um conjunto de células montadas sobre uma estrutura rígida e conectadas eletricamente, normalmente as células são ligadas em série para produzir tensões maiores.
(Ligação em série dos módulos soma-se a tensão em Volts e em paralelo mantem a tensão e aumenta a potência em Watts).

Como é medida a energia gerada pelos painéis fotovoltaicos

A energia produzida por um módulo foto voltaico, seja ele em um painel ou em uma Telha Solar, é medida em Wp (Watt-pico).

Qual a diferença entre W, Wp, Wh e kWh?

W (Watt) é uma unidade de medida para potência (equivalente a um Joule por segundo).
Potência é a quantidade de energia cedida por uma unidade de tempo.

Wh (Watt-hora) é uma unidade de medida de energia gerada.
Ex: Um equipamento fabricado para gerar uma potência de 10 W, e sendo utilizado por 3 horas equivale a 10 x 3 = 30 Wh.

Wp (Watt-pico) é a unidade de medida utilizada para painéis fotovoltaicos.
Significa a potência em W fornecida por um painel em condições especificas e reproduzidas em laboratório.

É a potência máxima que um painel pode fornecer em condições ideais.
(Ex: Um painel de 100 Wp utilizado por 12 horas – com irradiação (incidência de luz solar) e condições especificas de laboratório – produzirá 1200 Wh ou 1,2 kWh)

prédios com painéis solares

kWh (kilo-Watt-hora) são 1000 Wh sendo que k se refere a 1000 para qualquer unidade de medida.
Como por exemplo, kWp e kW que são 1000 Wp e 1000 W respectivamente.

kWh é a unidade de medida utilizada como parâmetro na cobrança da energia elétrica pela concessionária local na nossa conta de luz (como é conhecida popularmente).