
Uma instalação solar fotovoltaica é um conjunto de elementos que têm a finalidade de 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 conectadas à rede ou sistemas isolados.
Em instalações isoladas, a energia gerada pode ser armazenada usando baterias solares e reguladores de carga. No caso de instalações conectadas 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.
A célula fotovoltaica é a parte do painel fotovoltaico responsável por transformar a radiação solar em energia elétrica graças ao efeito fotovoltaico. O resultado é uma corrente elétrica em corrente contínua.
As células fotovoltaicas são encapsuladas em duas camadas entre uma folha de vidro frontal e uma camada traseira de um polímero termoplástico ou outra folha de vidro. A chapa de vidro é utilizada quando se deseja obter módulos com algum grau de transparência.
Normalmente este conjunto de elementos é enquadrado em uma estrutura de alumínio anodizado para aumentar a resistência e facilitar a ancoragem do módulo fotovoltaico.
As células fotovoltaicas mais comuns são as de silício e podem ser divididas em três subcategorias:
Células fotovoltaicas de silício monocristalino.
Células fotovoltaicas de silício policristalino, com maior desempenho.
As células de silício amorfo são as menos eficientes, mas menos caras.
2. Inversores de potência
O inversor é um dispositivo eletrônico responsável por converter a corrente gerada no painel fotovoltaico de forma que seja ideal para o fornecimento de energia elétrica. Um inversor converte a corrente contínua gerada em corrente alternada.
O painel solar fotovoltaico deste tipo de instalação fornece eletricidade na forma de corrente contínua. Esta corrente pode ser transformada em corrente alternada por meio do inversor de corrente e injetada na rede elétrica ou na rede interna.
O processo, simplificado, seria o seguinte:
A energia é gerada em baixas tensões (380-800 V) e em corrente contínua.
É transformado com um inversor de energia em corrente alternada.
Em usinas elétricas de menos de 100 kW, a energia é injetada diretamente na rede de distribuição de baixa tensão. E para potências superiores a 100 kW, um transformador é utilizado para elevar a energia para média tensão e é injetada nas redes de transporte.
3. Rastreadores solares
Os rastreadores solares são mecanismos que orientam a posição dos painéis fotovoltaicos dependendo da posição do Sol para aumentar seu desempenho. Seu uso é bastante comum na produção de energia solar.
Os rastreadores solares permitem aumentar muito a produção solar, cerca de 30% para o primeiro e mais 6% para o segundo, em locais com alta radiação direta.
Existem vários tipos de rastreadores solares:
Seguidores solares de dois eixos: a superfície do painel fotovoltaico é sempre perpendicular ao Sol.
Rastreadores solares em um eixo polar: a superfície do painel solar gira em um eixo voltado para o sul e inclinado em um ângulo igual à latitude.
Seguidores solares em um eixo azimutal: a superfície gira em um eixo vertical, o ângulo da superfície é constante e igual à latitude.
Seguidores solares em um eixo horizontal: a superfície gira em um eixo horizontal e é orientada na direção norte-sul.
4. Fiação elétrica
A fiação elétrica é o elemento que transporta a energia elétrica desde sua geração, para 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 dimensionamento da fiação elétrica é muito maior no caso de instalações solares conectadas à rede. No caso de instalações isoladas, só é necessário transferir a energia elétrica localmente, geralmente para as baterias elétricas.
5. Baterias e reguladores de carga
No caso de instalações solares autónomas, é necessário o uso de baterias para poder armazenar a energia elétrica gerada. Para o correto funcionamento desses elementos, também é necessário um regulador de carga para garantir um enchimento ideal das baterias e, assim, prolongar a vida útil das baterias.