A crescente consciência sobre os problemas ambientais e a necessidade de fontes de energia sustentáveis aumentaram um aumento significativo na adoção de painéis fotovoltaicos em todo o mundo.
Os painéis fotovoltaicos são um tipo de painel solar cuja função é gerar eletricidade a partir da luz solar. Este tipo de painel é um componente indispensável em todas as instalações fotovoltaicas.
Como funcionam os painéis fotovoltaicos?
Os painéis fotovoltaicos proporcionam o efeito fotovoltaico, que se baseia na capacidade de certos materiais para gerar eletricidade quando são expostos à luz solar.
A nível atômico, este processo ocorre devido ao movimento de elétrons no material quando recebe o impacto das fotos da luz solar.
A seguir, apresentamos uma descrição detalhada de como funcionam os painéis fotovoltaicos:
Materiais fotovoltaicos
Os materiais fotovoltaicos usados nos painéis solares são geralmente dos tipos: silício cristalino e silício amorfo. O silício cristalino é o mais comum e eficiente, enquanto o silício amoroso é mais flexível e é usado em aplicações específicas, como painéis delgados.
Geração de eletricidade
Quando a luz solar incide sobre a superfície de um painel fotovoltaico, a energia das fotos de luz excita os elétrons superficiais nos átomos de silício, fazendo com que saltem para outro átomo.
Esta propriedade cria um fluxo de elétrons ou corrente elétrica, que é capturado e canalizado através de cabos conectados ao painel .
A corrente elétrica gerada pelos painéis solares está em formato de corrente contínua (CC). Para ser utilizado na maioria das aplicações elétricas, esta corrente deve ser convertida em corrente alternada (CA) por meio de um dispositivo chamado inversor solar.
Outra opção é armazenar a eletricidade gerada nas baterias para seu uso durante a noite ou em dias nublados. Neste caso, não é necessário converter a corrente, mas é recomendável instalar um regulador de carga.
Usos e aplicações dos painéis fotovoltaicos
Os módulos fotovoltaicos sirven para gerar eletricidade. No entanto, as características desses painéis são convertidas em uma opção ideal para uma ampla gama de aplicações em diversas indústrias e ambientes.
Em seguida, você fornecerá alguns aplicativos mais comuns:
Geração de energia elétrica para rede elétrica
Muitas empresas elétricas compram a eletricidade sobrante gerada por pequenos e médios produtores para ajudar e abastecer o resto da população.
Energia para residências remotas
Em áreas rurais ou remotas onde não é possível acessar a rede elétrica tradicional, os painéis solares são uma solução viável para gerar eletricidade.
Isso permite que as pessoas vivam de uma maneira mais confortável e sustentável, sem a necessidade de construir longas linhas elétricas.
Eletrificação de veículos
Os carros solares são um tipo de veículo elétrico que utiliza painéis solares para carregar suas baterias enquanto estão estacionados. Esta solução permite aumentar a eficiência e a autonomia do veículo, reduzindo a dependência da rede elétrica.
Apesar de esta opção hoje se encontrar em uma fase embrionária de desenvolvimento, inúmeras empresas estão se esforçando para poder produzir este tipo de veículos a um custo razoável.
Bombeo de água
Em regiões agrícolas e áreas onde é necessária água para alto consumo, os painéis solares são utilizados para alimentar bombas de água, reduzindo a necessidade de motores de combustão e a dependência de fontes de energia convencionais.
Aplicações espaciais
Os painéis solares também são utilizados em naves espaciais e satélites para converter a luz solar em energia elétrica no vácuo do espaço. A eficiência dos painéis fotovoltaicos é muito maior no espaço e não perfura a parte da radiação que absorve a atmosfera da Terra.
Ventajas de los painéis fotovoltaicos
A adoção de painéis solares foi acelerada devido a uma série de vendas importantes:
Energia renovável e sustentável
A energia solar é inagogável e amigável no meio ambiente, pois não emite gases de efeito invernal ou outros contaminantes durante seu funcionamento.
Redução de custos ao longo do caminho
Apesar da inversão inicial, os painéis solares reduzem significativamente os custos de eletricidade ao longo do tempo, já que a luz solar é gratuita e abundante.
Independência energética
A geração de eletricidade a partir de painéis solares gera aos usuários uma grande independência das flutuações nos preços dos combustíveis fósseis e da rede elétrica.
Baixos custos de manutenção
Os painéis fotovoltaicos requerem uma manutenção mínima e têm uma vida útil de décadas, o que os converte em uma inversão de longo prazo.
Inconvenientes
Apesar das inúmeras vendas, a adoção generalizada de painéis solares também enfrentou desafios:
Custo inicial
A instalação de um sistema fotovoltaico pode ser cara, embora os custos tenham diminuído significativamente nos últimos anos devido aos avanços tecnológicos e subsídios governamentais.
Variabilidade climática
A quantidade de energia gerada pelos painéis solares depende das condições climáticas e da localização geográfica. Dias nublados ou chuvosos podem reduzir a eficiência de geração.
Almacenamiento de energia
A falta de uma solução de armazenamento efetivamente pode fazer com que a energia solar seja menos confiável durante a noite ou em dias nublados.
Impacto ambiental da fabricação
A produção de painéis solares implica a extração e processamento de materiais, o que gera um impacto ambiental inicial. No entanto, este impacto é geralmente menor do que a produção de energia a partir de combustíveis fósseis.
Produção elétrica de painéis fotovoltaicos
Os valores da tabela apresentada a seguir são baseados nas condições padrão de teste (STC) e para cada tipo de painel solar (1,9m2) em uma região com promessa de 6 horas de sol ao dia:
|
Tipo de painel solar |
Produção estimada (Wp) por painel |
Produção promedio diaria (Wh) |
|
Silício monocristalino |
300-400 Wp |
1800-2400Wh |
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Silício policristalino |
250-350 Wp |
1500-2100Wh |
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Silício amorfo (filme fino) |
150-250 Wp |
900-1500Wh |
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Painéis bifaciais |
350-450 Wp (pode variar mais) |
2100-2700 Wh (pode variar mais) |
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Painéis de capa fina (CIGS) |
200-300 Wp |
1200-1800Wh |
Cálculo de exemplo: Quantas placas solares são necessárias para uma casa de 150m 2 ?
A quantidade de painéis fotovoltaicos necessários para abastecer uma casa de 150 metros quadrados com eletricidade depende de vários fatores, incluindo o consumo elétrico médio, a localização geográfica, o tipo de painéis escolhidos e a orientação e inclinação dos painéis.
No entanto, para obter uma estimativa aproximada, pode-se considerar que em áreas com boa radiação solar, um painel solar típico de 300-400 vatios-pico (Wp) pode produzir cerca de 1,5-2,0 quilovatios-hora (kWh) de eletricidade por dia baixo condições ideais (aproximadamente 6 horas de sol efetivamente ao dia).
Se sua casa consome, por exemplo, 20 kWh por dia, você precisará de 10 a 13 painéis solares de 300 Wp cada um para cobrir essa demanda diária nas condições ideais.
Condições padrão de teste (STC) de um painel solar
As "condições padrão de teste" (STC, por suas siglas em inglês) são utilizadas para padronizar a medição das características de desempenho dos painéis solares e permitir comparações precisas entre diferentes fabricantes e modelos. As condições padrão de teste são as seguintes:
- Irradiação solar: A irradiação solar é de 1000 litros por metro quadrado (W/m²).
- Temperatura da célula: A temperatura da célula solar é mantida em 25 graus Celsius (77 graus Fahrenheit) durante as verificações.
- Espectro da luz solar: A luz solar utilizada para os testes se ajusta ao espectro AM1.5, que representa a distribuição de energia da luz solar na atmosfera terrestre no meio.
- Ángulo de incidência: O ângulo de incidência da luz solar é ajustado para que o mar seja perpendicular ao painel solar.
- Velocidade do vento: a velocidade do vento se mantém a zero.