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Painéis fotovoltaicos de energia solar

Instalação solar térmica

Usina de energia solar
Termelétrica

Painel solar

Painel solar

Um painel solar é um elemento das instalações solares. Sua função é aproveitar a energia solar. Também pode ser chamado de módulo solar.

Existem painéis solares para energia fotovoltaica e para energia térmica. Dessa maneira, distinguimos:

Nos dois casos, seu objetivo é a produção de energia usando energias renováveis.

Painéis fotovoltaicos

O painel fotovoltaico é projetado para a produção de eletricidade. Eles são usados ​​para instalações fotovoltaicas. Os painéis convertem a radiação do Sol em energia elétrica, graças ao efeito fotovoltaico.

Painel solar

Normalmente, esse tipo de painel solar é feito de silício. Ele usa a energia dos fótons presentes na luz para explodir um elétron do silício. A soma de vários elétrons causa uma corrente elétrica.

Esses painéis solares geram eletricidade na forma de corrente contínua. Eles podem usar conversores de corrente para obter corrente alternada.

Como funciona um painel fotovoltaico?

Um painel fotovoltaico funciona graças ao efeito fotovoltaico. Quando uma célula fotovoltaica recebe luz solar, faz com que um elétron salte. A soma desses elétrons gera uma corrente elétrica. A eletricidade.

Materiais usados

Em geral, as células solares são compostas de silício cristalino ou arseneto de gálio. Cristais de arseneto de gálio são criados para esses usos. Os cristais de silício também são produzidos para consumo pela indústria de microeletrônica. 

De acordo com a configuração de silício, as placas fotovoltaicas podem ser:

  • Painéis solares policristalinos. O silício policristalino tem uma taxa de conversão mais baixa, mas a um custo reduzido.
  • Painéis monocristalinos.
  • Painéis solares de película fina.

Técnica de construção de um painel solar

Uma célula de silício de 6 cm exposta à luz direta de 1 UA pode produzir uma corrente de 0,5 amperes a 0,5 volts. O arseneto de gálio é ainda mais eficiente que o silício.

Os kits de painéis solares podem produzir eletricidade para locais isolados com boa iluminação.

O vidro é cortado em pequenos discos. É polido para eliminar o perigo de corte. Dopantes são inseridos nos discos. Os drivers de metal são depositados em cada superfície: um pequeno conector na superfície voltada para o sol e um conector no outro lado.

Os painéis solares são construídos com essas células cortadas em formas apropriadas. Eles são protegidos contra radiação e outros danos aplicando uma camada de vidro e cimentada em um substrato (um painel rígido ou flexível).

Conexões elétricas

As conexões elétricas são feitas em paralelo em série para determinar a tensão total de saída.

A camada de proteção deve ser um condutor térmico. A célula entra quando absorve energia infravermelha do sol que não é convertida em energia elétrica. Como o calor da célula reduz a eficiência operacional, é desejável reduzir esse calor.

Quantas células fotovoltaicas possui um painel solar?

Um painel solar é um conjunto de células fotovoltaicas. Embora cada célula fotovoltaica forneça pouca energia, um conjunto de células solares pode gerar energia suficiente para ser útil.

Para receber o máximo de energia, os painéis solares devem ser direcionados diretamente ao sol.

As configurações mais comuns de células solares são as seguintes

  • Painéis solares de 36 células: este tipo de painel é o mais compacto do mercado. Conecte 36 células solares para obter uma tensão de saída de 12V. Recomendado em pequenas instalações isoladas.
  • Painéis solares de 60 células. Utiliza 60 células solares para obter uma tensão de saída superior a 24 V.
  • Painéis solares de 72 células. Este tipo de módulo fotovoltaico conecta 72 células solares para obter uma tensão maior que 24V. Eles são usados ​​principalmente em instalações de conexão à rede elétrica.

Coletores solares

Painel solarOs coletores solares fazem parte das instalações de energia solar térmica

Sua função é aproveitar a energia térmicado sol para aquecer um líquido. Para isso, as leis da termodinâmica são aplicadas.

As principais aplicações são:

Este tipo de painel solar funciona circulando um fluido dentro dele. O painel capta a energia térmica do sol. Este fluido é aquecido à medida que circula dentro do coletor.

Tipos de coletores solares

Existem diferentes tipos de coletores solares. Seu uso depende da aplicação onde será usada:

  • Coletores de baixa temperatura: Coletor solar plano, Coletor de tubo de vácuo.
  • Coletores de alta temperatura: concentradores de espelhos parabólicos solares, espelhos planos (ou lentes Fresnel lineares).
  • Coletores de temperatura muito alta. Às vezes forno solar. Atualmente é feito com campos de espelhos planos ajustáveis.

Fatores que afetam a eficiência das fotocélulas 

As características estruturais das células solares causam uma diminuição no desempenho dos painéis com o aumento da temperatura.

O escurecimento parcial do painel causa uma queda na tensão de saída. Essa atenuação se deve a perdas no elemento desligado, que começa a atuar como uma carga parasitária. Esse problema pode ser eliminado com a instalação de um desvio em cada fotocélula do painel.

Em tempo nublado, na ausência de luz solar direta, os painéis que usam lentes para concentrar a radiação se tornam ineficazes. Nestes casos, o efeito da lente desaparece.

A partir das características operacionais do painel fotovoltaico, pode-se observar que para obter a máxima eficiência. Para isso, é necessária a seleção correta da resistência da carga.

Por esse motivo, os painéis solares fotovoltaicos não estão diretamente conectados à carga. Eles usam um controlador para controlar sistemas fotovoltaicos. O controlador garante a operação ideal dos painéis.

Qual é a vida útil dos painéis solares?

A regra geral indica que a vida útil de um painel solar é de 25 anos. 

Como regra geral, a potência de um painel fotovoltaico é reduzida em menos de 1% a cada ano devido à degradação de suas células fotovoltaicas. Portanto, o poder de um painel 25 anos depois será superior a 75%.

Os módulos solares atuais, com melhor tecnologia e melhores técnicas de fabricação, têm uma resistência ainda melhor.

Para o silício monocristalino, a taxa de degradação é inferior a 0,5%. Para painéis fabricados antes de 2000 e menos de 0,4% para painéis fabricados após 2000.

Isso significa que um painel fabricado hoje deve produzir 92% de sua energia original após 20 anos.

No entanto, com manutenção adequada, esses números podem ser aprimorados.

Por que os painéis solares se degradam?

A vida de um painel solar depende de sua degradação. A principal causa de degradação de um painel solar é o clima.

Módulos de silício cristalino localizados em climas extremos mostram taxas mais altas de degradação. Para climas muito frios, os painéis sujeitos a ventos fortes e cargas de neve são os que mais sofrem.

Por outro lado, painéis em climas semelhantes instalados em uma fachada, eliminando a carga de neve, têm taxas de degradação muito baixas.

No outro extremo, os painéis solares em climas desérticos exibiram grandes quedas na produção ao longo do tempo. Essa redução é próxima de 1% ao ano, principalmente devido aos altos níveis de exposição aos raios ultravioletas.

Painéis em climas mais moderados (como o norte dos Estados Unidos) apresentaram taxas de degradação tão baixas quanto 0,2% ao ano. Esses painéis poderiam reter 96% de suas capacidades de produção após 20 anos.

Você está pensando em comprar painéis solares?

Antes de instalar o painel solar, faça as seguintes perguntas:

Você tem um telhado que pode suportar painéis solares?

Você pode ter um teto sombrio durante a maior parte do dia durante todo o ano. Nesse caso, você pode não ter uma "janela solar" favorável o suficiente para justificar os custos dos painéis.

Se você tem um telhado com luz solar adequada para funcionar, a estrutura deve ficar bem.

Por fim, imagine o futuro do seu jardim. Se o teto não estiver entupido agora, mas você acabou de plantar um bastão de carvalhos frondosos, poderá ter problemas alguns anos depois.

Você já fez todo o possível para melhorar a eficiência?

A quantidade de energia solar que você precisa produzir depende da quantidade que você usa. Comece com uma auditoria energética. Além disso, procure dados de eficiência antes de fazer planos.

Que tipo de energia solar faz sentido?

As duas tecnologias solares dominantes para escolher são a energia fotovoltaica e a energia solar térmica.

Um investimento solar térmico pode ser adequado para:

  • Casas com alto consumo de aquecimento.
  • Casas onde o aquecimento de combustível é caro.

Como você se conecta à rede?

Os detalhes variam dependendo de onde você mora.

Toda vez que você se conecta a uma empresa de serviços públicos, há muita logística para resolver. Você tem que pagar uma taxa? Quanto tempo o utilitário leva para ser fisgado? Uma vez conectado, como e quando você será creditado pela eletricidade gerada?

O seu instalador é confiável?

Isso se aplica sempre que você contratar alguém. A energia solar combina a logística de um projeto de melhoramento da casa com os riscos do trabalho elétrico. Credenciais e referências são importantes.

Exemplos de uso de painéis solares

  • Eletrônica portátil. Fornecer eletricidade e / ou recarregar baterias de vários produtos eletrônicos de consumo.
  • Carros elétricos. Para recarregar carros elétricos.
  • Energia para edifícios. Grandes painéis solares, como coletores solares, são amplamente utilizados em regiões tropicais e subtropicais com um grande número de dias de sol.
  • Use no espaço. As baterias solares são uma das principais formas de gerar energia elétrica nas naves espaciais. Essas baterias funcionam por um longo tempo sem consumir nenhum material. Ao mesmo tempo, são ecológicos, diferentemente das fontes de energia nuclear e radioisótopa.

Sumário

Um painel solar é um elemento de uma instalação solar. Sua função é capturar a radiação solar e convertê-la em:

  1. Energia elétrica. Painéis fotovoltaicos.
  2. Energia térmica. Coletores solares.

Os painéis fotovoltaicos podem ser conectados à rede ou a uma bateria. Instalações conectadas a uma bateria são instalações isoladas.

A vida útil dos painéis solares é de cerca de 25 anos. Isso depende acima de tudo da manutenção e do clima.

Referências

Autor:

Data de publicação: 16 de julho de 2015
Última revisão: 17 de maio de 2020