Uma instalação solar fotovoltaica é um conjunto de elementos que tem por finalidade produzir eletricidade a partir da energia solar. É um tipo de energia renovável que capta a radiação solar através de painéis fotovoltaicos.
As diferentes partes de um sistema fotovoltaico variam ligeiramente dependendo se são instalações fotovoltaicas ligadas à rede ou sistemas isolados.
Em instalações isoladas, a energia gerada pode ser armazenada por meio de baterias solares e reguladores de carga. No caso de instalações ligadas à rede, a eletricidade gerada é fornecida à rede elétrica geral para distribuição.
Os principais elementos de uma instalação solar fotovoltaica são:
1. Painéis solares fotovoltaicos
O painel solar fotovoltaico é o elemento que capta a radiação solar e é responsável por transformar a energia solar em eletricidade através do efeito fotovoltaico. Este tipo de painéis solares são compostos por pequenos elementos chamados células fotovoltaicas.
As células fotovoltaicas são encapsuladas em duas camadas entre uma folha frontal de vidro e uma camada posterior de um polímero termoplástico ou outra folha de vidro. A lâmina de vidro é utilizada quando se deseja obter módulos com algum grau de transparência.
Normalmente este conjunto de elementos é enquadrado numa estrutura de alumínio anodizado para aumentar a resistência e facilitar a ancoragem do módulo fotovoltaico.
As células fotovoltaicas mais comuns são feitas de silício e podem ser divididas em três subcategorias:
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Células fotovoltaicas de silício monocristalino.
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Células fotovoltaicas de silício policristalino, com maior desempenho.
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As células de silício amorfo são as menos eficientes, mas menos caras.
2. Inversores de potência
O inversor solar é um dispositivo eletrônico encarregado de converter a corrente gerada no painel fotovoltaico de forma que seja ideal para o fornecimento elétrico. Um inversor converte a corrente contínua gerada em corrente alternada.
O painel solar fotovoltaico deste tipo de instalação fornece eletricidade em forma de corrente contínua. Essa corrente pode ser transformada em corrente alternada através do inversor de potência e injetada na rede elétrica ou na rede interna.
O processo simplificado seria o seguinte:
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A energia é gerada em baixas tensões (380-800 V) e corrente contínua.
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É transformado em corrente alternada com um inversor de potência.
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Nas centrais com potência elétrica inferior a 100 kW, a energia é injetada diretamente na rede de distribuição de baixa tensão. E para potências superiores a 100 kW, é utilizado um transformador para elevar a energia para média tensão e esta é injetada nas redes de transporte.
3. Rastreadores solares (opcional)
Os rastreadores solares são mecanismos que orientam a posição dos painéis fotovoltaicos em função da posição do Sol para aumentar o seu desempenho. Seu uso é bastante comum na produção de energia solar.
Existem vários tipos de rastreadores solares:
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Rastreadores solares em dois eixos: a superfície do painel fotovoltaico permanece sempre perpendicular ao Sol.
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Rastreadores solares em um eixo polar: a superfície do painel solar gira em um eixo voltado para o sul e inclinada em um ângulo igual à latitude.
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Rastreadores solares em um eixo azimutal: a superfície gira em torno de um eixo vertical, o ângulo da superfície é constante e igual à latitude.
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Rastreadores solares em um eixo horizontal: a superfície gira em um eixo horizontal e é orientada na direção norte-sul.
4. Fiação elétrica e conexões
A fiação elétrica é o elemento que transporta a energia elétrica desde sua geração, até sua posterior distribuição e transporte. Seu dimensionamento é determinado pelo critério mais restritivo entre a máxima diferença de potencial e a máxima intensidade admissível.
Obviamente, o tamanho da fiação elétrica é muito maior no caso de instalações solares conectadas à rede. No caso de instalações isoladas, basta transferir energia elétrica localmente, geralmente para baterias elétricas.
Os cabos mais importantes numa instalação fotovoltaica são:
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Cabos solares (PV) : conectam painéis solares e componentes do sistema para transportar energia solar.
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Cabos de conexão à rede: Conectam o inversor à rede elétrica para injetar ou utilizar a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos.
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Cabos de bateria: Conecte as baterias ao inversor para carregar e descarregar energia.
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Fios terra: Garanta a segurança elétrica conectando os componentes ao terra.
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Cabos de corrente contínua (DC) e de corrente alternada (AC): São os cabos elétricos que conectam os painéis fotovoltaicos ao inversor de potência e ao sistema de distribuição elétrica.
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Cabos de proteção contra raios: Esses cabos protegem as instalações contra raios, canalizando a energia para o solo.
5. Baterias e reguladores de carga (opcional)
Para o correto funcionamento destes elementos é também necessário um regulador de carga para garantir o enchimento ideal das baterias e assim prolongar a vida útil das baterias.
6. Estrutura de montagem
Os painéis solares devem ser montados numa estrutura que os suporte e os coloque na posição adequada para captar o máximo de luz solar. Essas estruturas podem ser montadas em telhados, no solo ou em rastreamento solar.
7. Caixa combinada ou caixa combinadora
Esta caixa abriga conexões elétricas e dispositivos de segurança, como chaves seccionadoras, fusíveis e dispositivos de proteção contra surtos.
8. Medidor bidirecional (opcional)
Em sistemas fotovoltaicos conectados à rede, um medidor bidirecional é usado para medir a energia gerada pelos painéis solares e a energia consumida da rede.
Isto permite a compensação do excesso de energia gerada.
Algumas instalações solares incorporam sistemas de monitoramento e controle que permitem monitorar o desempenho do sistema em tempo real e ajustar as configurações conforme necessário.