Gerador de Energia Solar: O que é? Como Funciona? [Guia Solar]

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Gerador de Energia Solar: O que é? Como Funciona? [Guia Solar]
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Um Gerador de Energia Solar, melhor conhecido como sistema solar fotovoltaico, é um conjunto de equipamentos capaz de transformar a energia advinda da luz do sol em energia elétrica. Eles podem ser conectados ou não à rede elétrica e podem gerar energia para uma casa, empresa ou indústria.

Com o desenvolvimento tecnológico humano e a criação do Gerador de Energia Solar, hoje, milhões de pessoas no mundo todo já conseguem gerar a sua própria energia elétrica de maneira sustentável e ainda economizar na conta de luz.

Estamos vivenciando uma época de transição no mundo, um momento de revolução na forma como a energia elétrica, insumo básico para o nosso dia-a-dia, é gerada e chega ao nosso consumo, alimentando os nossos equipamentos elétricos.

Se, antigamente (e ainda em grande parte hoje em dia) ela era gerada em altas quantidades através de enormes usinas elétricas, como as várias hidrelétricas espalhadas pelo Brasil, atualmente esta energia vem sendo gerada pelo próprio consumidor, através de geradores elétricos instalados em suas casas ou empresas.

Dentre estes equipamentos, o gerador de energia solar é o tipo que mais se espalha pelo Brasil e pelo mundo, e as razões para isso são muitas, como poderão ver mais adiante neste artigo.

O Que É um Gerador de Energia Solar?

O primeiro ponto que devemos esclarecer é que, na verdade, o gerador de energia solar não gera a energia solar, mas utiliza esta para gerar outro tipo de energia, que pode ser térmica ou elétrica.

Sim, a energia proveniente da luz do sol pode ser aproveitada de duas maneiras e, para isso, se faz necessário o uso de duas tecnologias distintas, mais precisamente a tecnologia solar térmica e a solar fotovoltaica.

Mas qual a diferença entre elas?

A térmica, através dos sistemas de aquecimento solar, faz uso de coletores para captar o calor proveniente da luz do sol e transferi-lo para a água e outros fluídos.

Já a tecnologia fotovoltaica utiliza módulos (ou placas) fotovoltaicas para captar a luz do sol e convertê-la em energia elétrica, assim como um inversor fotovoltaico que converte a energia para o tipo consumido em nossas casas.

Ou seja, assim como um gerador a Diesel, o gerador de energia solar fotovoltaico gera energia elétrica a partir de uma fonte, que no seu caso é a luz solar, fonte limpa, gratuita, renovável e abundante no mundo inteiro.

E, devido a essa vasta disponibilidade da fonte, que lhe concede um maior potencial de geração entre todas as outras, é que os sistemas solares fotovoltaicos são o tipo mais escolhido pelos consumidores na hora de gerar a sua própria energia elétrica.

No Brasil, por exemplo, país tropical com enormes quantidades de radiação solar atingindo seu território todos os anos, um gerador de energia solar é a melhor escolha por garantir uma uma maior produção de energia a partir de uma fonte gratuita, o que, consequentemente, confere maior rentabilidade e menor tempo para retorno do investimento.

 

Tipos de Gerador de Energia Solar

O gerador de energia solar, ou sistema fotovoltaico, possui dois tipos principais, os sistemas geradores conectados à rede (On-Grid) e os sistemas geradores isolados, ou autônomos (Off Grid).  

Entre esses dois, o que mais vem ganhando espaço no Brasil e no mundo são os conectados à rede, por apresentar um menor custo e uma maior rentabilidade e segurança ao consumidor.

Além destes, também existem as suas variações, como os sistemas autônomos com e sem armazenamento e os sistemas híbridos, que funcionam como uma mistura dos dois.

Embora partam do mesmo princípio e usem o mesmo processo para gerar a energia elétrica, esses sistemas diferem na maneira como essa energia é consumida e/ou armazenada.

Afinal, a energia elétrica, depois de gerada, precisa ser consumida ou então alocada para algum lugar, e a principal diferença que ocorre entre os sistemas On e Off Grid é que, enquanto no primeiro essa energia não consumida é injetada na rede elétrica, no gerador de energia solar Off Grid ela é armazenada em baterias. 

Como Funciona Um Gerador de Energia Solar

Como já mencionado, todos os tipos de geradores de energia solar produzem a energia elétrica a partir do mesmo princípio.

Mas como isso é feito?

Os sistemas fazem uso de módulos fotovoltaicos para a captação da luz do sol e sua conversão em energia elétrica, o que é feito através do efeito fotovoltaico.

Descoberto em 1839 pelo físico francês Edmond Bequerel, este processo consiste no aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de um semicondutor, quando esse absorve a luz visível.

Assim, esses módulos, popularmente denominados como placas solares, são compostos de células fotovoltaicas feitas a base de materiais semicondutores, como o silício (mais usado), e são as responsáveis por essa geração de energia. 

Porém, esta energia é gerada em corrente contínua (CC), precisando então ser transformada em corrente alternada (CA), que é o tipo de energia usada pelos aparelhos elétricos.

Fica a cargo do inversor solar, então, o papel de transformar esta energia, de CC para CA, o qual é outro equipamento importante que compõe o sistema, senão o mais importante.

Por desempenhar esse papel essencial, o inversor, assim como o painel fotovoltaico, é outro equipamento essencial do gerador de energia solar e se faz necessário em todas as suas variações.

Abaixo, listamos o funcionamento de cada tipo de sistema fotovoltaico:

Gerador de Energia Solar Conectado à rede (On-Grid)

Gerador de energia solar_Sistemas conectados à rede

Como o próprio nome já diz, esses sistemas são conectados à rede elétrica de energia e trabalham em conjunto com ela. Nestes sistemas, as placas solares captam a luz do sol e a convertem em energia elétrica na forma de corrente contínua.

Esta energia, então, é enviada ao inversor interativo, que a transforma em corrente alternada e então a envia ao quadro de força para alimentar a residência ou empresa.

Devido a intermitência e inconstância na geração do sistema, sujeito às variáveis do clima, o inversor também age como um misturador de energia, integrando energia da rede ao quadro de luz, se necessário, e injetando a energia gerada em excedente pelo sistema na rede da concessionária.

Como o gerador de energia solar funciona a partir da luz do sol, durante a noite ou em dias muito nublados ou chuvosos, quando não há geração de energia ou esta é menor do que o consumo, toda ou grande parte da energia vem da rede elétrica da distribuidora.

“Mas, se a energia que produzo vai para a rede e eu continuo usando sua energia para suprir o meu consumo, então o sistema não compensa.” 

Compensa sim! Isso porque, desde 2012, quando a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) criou as regras do segmento de geração distribuída de energia, através de sua Resolução Normativa Nº 482, os consumidores passaram a ser compensados por essa energia injetada na rede.

O que isso significa? Significa que toda energia produzida pelo consumidor e injetada na rede, volta para o seu consumo, e na mesma proporção, através do sistema de créditos energéticos.

Então, cada watt (w) de energia injetada na rede é transformada em um crédito, que pode ser abatido por um watt de energia consumida da rede, assim, o consumidor que instala um sistema capaz de gerar toda a quantidade de energia consumida em sua casa, não precisará pagar um centavo sequer de energia à concessionária.

Além disso, com a atualização das regras de geração feitas pela ANEEL em sua Resolução Normativa Nº 687, de 2015, novas modalidades de geração foram criadas, algumas das quais possibilitam o consumidor a utilizar esses créditos para abatimento da energia consumida em outras propriedades.

Confira, abaixo, uma animação que explica de forma fácil e rápida o funcionamento desses sistemas.

 

Gerador de Energia Solar Autônomo ou Isolado (Off-Grid)

Lembra que falamos que a energia gerada precisa ser consumida na hora ou então alocada para algum lugar? Pois então, os sistemas solares fotovoltaicos isolados da rede precisam de outra saída para isso, o que é feito através do uso de baterias.

Inclusive, nestes sistemas, toda a energia consumida vem das baterias, e aquela gerada pelas placas solares é utilizada para carregar essas baterias, que não são uma ou duas, mas sim um banco com várias delas, necessárias para dar conta do consumo de uma casa ou empresa.

Mas porque a energia gerada não é usada na hora e somente o excedente injetado nas baterias? Porque, devido ao já mencionado fator intermitente da fonte, o sistema não consegue gerar energia na constância exigida pelo consumo dos aparelhos eletrônicos.

Nestes sistemas, a energia gerada pelo painel fotovoltaico é enviada ao controlador de carga, equipamento do sistema autônomo responsável por gerir o carregamento do banco de baterias.

O papel do controlador é otimizar esse carregamento e evitar o sobrecarregamento das baterias, enviando energia para aquelas com menor nível de carga.

Importante lembrar que a energia gerada, em corrente contínua, é armazenada nas baterias dessa mesma forma. Na hora de suprir o consumo, cabe então ao inversor autônomo pegar essa energia em CC das baterias, convertê-la em corrente alternada e então enviá-la para o consumo.

Por razão das baterias armazenarem a energia que será consumida, o dimensionamento da sua quantidade é um dos passos mais importantes da hora de desenvolver o projeto do sistema, evitando assim que o sistema fique com insuficiência ou excesso de baterias.

Com e Sem Baterias

Como falamos, os sistemas autônomos possuem duas variações; com ou sem armazenamento. Os sistemas com armazenamento são aqueles usados por moradores com casas em locais sem acesso à rede elétrica de energia, e que precisam de um fornecimento de energia contínuo, seja durante o dia ou a noite.

Já os sistemas sem armazenamento, que não fornecem energia durante os momentos sem geração, ou seja, à noite, são aqueles usados em aplicações, na maioria das vezes rurais, tipo sistemas de bombeamento de água e/ou irrigação.

Os sistemas geradores isolados foram o primeiro tipo de sistema fotovoltaico em uso no início da tecnologia, entre os anos 50 e 70, pois o intuito era exatamente levar energia a locais sem acesso à rede elétrica.

Gerador de Energia Solar - Sistemas Isolados da Rede

Gerador de Energia Solar Híbrido (On-Grid com Back-up de Baterias)

Como os sistemas conectados à rede trabalham em conjunto com ela, no caso de falta de energia pública o inversor interativo se autodesliga, uma medida de segurança que evita danos ao equipamento e protege os profissionais que estão reparando a fiação da rede.

Assim, mesmo que o sol esteja à pino no céu, possibilitando a geração, o sistema não irá gerar nem um watt de energia enquanto a rede elétrica não for restaurada.

Por esse motivo, estabelecimentos que precisam de um suprimento garantido de energia, podem fazer uso de sistemas híbridos, que são conectados à rede elétrica mas contam com back-up de um banco de baterias.

Como podemos deduzir pelo nome, esses sistemas funcionam como uma mistura dos sistemas On e Off Grid, pois, enquanto a rede elétrica está funcionando, o gerador de energia solar estará funcionando como um sistema On-Grid, injetando energia na rede e gerando os créditos energéticos.

Porém, no caso de queda da energia vinda da rede, o sistema muda e funciona como um gerador Off-Grid, pegando energia do banco de baterias para suprir o consumo. E, então, quando a energia da rede é restaurada, o sistema volta a funcionar em conjunto com a mesma.

Mas então porque esses sistemas não são utilizados por todos os consumidores que geram sua energia?

Porque seu custo ainda é muito caro. Por utilizarem o banco de baterias e o controlador de carga, além de necessitarem de um inversor específico que possa fazer essa conversão de On para Off Grid, esses sistemas com back-up possuem um preço muito elevado, o que inviabiliza a sua utilização pelo público.

No entanto, com o avanço da tecnologia das baterias solares, como a Powerwall da empresa americana Tesla, no futuro a maioria dos consumidores poderão ganhar ainda mais independência na sua produção e consumo energético.

Onde Pode Ser Usado (ou Onde é Comum Usar) o Gerador de Energia Solar

A tecnologia fotovoltaica, graças ao seu caráter modular, ou seja, composta de módulos que podem ser escalados para gerar e suprir qualquer demanda de consumo, podem ser, e já o são, utilizados em residências, empresas e até mesmo grandes indústrias.

Assim, um gerador de energia solar instalado em cada um desse tipo de estabelecimento funciona da mesma forma, diferindo um do outro apenas pelo seu tamanho (número de módulos, inversores e outros equipamentos) e capacidade de geração elétrica.

Energia Solar Residencial

Por representar a maior parte no número de unidades consumidoras do mundo, o gerador de energia solar para residências também é o tipo em maior expansão.

Independentemente do tamanho, seja uma casa grande ou pequena, o sistema pode ser dimensionado para suprir todo o seu consumo.

Gerador de Energia Solar - Sistema Residencial

No Brasil, mais de 14 mil consumidores já estão gerando sua energia através de um sistema fotovoltaico e, destes, mais de 80% são residenciais.

Para suprir o consumo de uma residência comum, um gerador de energia solar muito dificilmente precisará ser maior do que 10 kWp (quilowatt-pico), ou seja, a quantidade máxima de energia gerada nas melhores condições de radiação solar.

Uma casa com 3 dormitórios, por exemplo, pode ter a sua demanda de consumo coberta facilmente através de um sistema de 3 kWp, o qual irá ocupar uma área de telhado, em média, de 21 m².

Como prova da viabilidade no uso da tecnologia e a economia que ela traz ao consumidor, confira abaixo a história do Simon Salama, economista e morador do ensolarado Rio de Janeiro, que fez as contas e teve certeza da vantagem no uso da tecnologia.

 

Energia Solar Comercial (ou Para Empresas)

Grande consumidoras de energia elétrica, as empresas também têm investido no gerador de energia solar para suprir o seu consumo e, inclusive, a rentabilidade desses sistemas costuma ser maior para esse tipo de cliente.

Isso ocorre porque há ganhos de escala, como no custo dos inversores, da mão de obra e de projeto, que se diluem mais com sistemas de maior porte.

Sistemas comerciais, geralmente, possuem potência instalada entre 10 kWp a 100 kWp, com o conjunto de módulos, ou painel fotovoltaico, ocupando uma área de 65 m² a 700 m².

O empresário Luciano, dono de uma empresa de tecnologia da informação, é um desses casos de sucesso no uso da energia solar em empresas.

Ao lado do seu sócio, eles inauguraram a nova sede de sua empresa já com planos no uso do gerador de energia solar, projeto que foi feito pela Blue Sol e que trouxe, além da economia, grande destaque e reconhecimento em sua cidade.

Confira sua história no vídeo abaixo:

 

Energia Solar Industrial

Em menor escala, porém também apresentando inserção no mercado, a energia solar para uso industrial é outra forma de utilização dos sistemas geradores para geração de economia e sustentabilidade.

Gerador de Energia Solar - Sistema Industrial

Para gerar as grandes quantidades de energia consumida por esse tipo de estabelecimento, os sistemas também precisam ser grandes, as vezes com contando com centenas de módulos.

Com potência instalada entre 100 kWp a 1000 kWp, esses sistemas costumam ocupar uma área entre 650 m² a 7.000 m².

Existem no Brasil cerca de 535 mil consumidores industriais ativos e apenas 271 sistemas instalados registrados, ou seja, ainda existe muito campo para expansão da tecnologia nesse segmento de consumo.

Gerador Caseiro de Energia Solar: Riscos

Por apresentarem várias vantagens e benefícios, os sistemas fotovoltaicos estão se tornando cada vez mais um objeto de desejo do consumidor que busca gerar a sua própria energia.

Porém, os valores de investimento ainda relativamente alto dos sistemas impede que muitas pessoas tenham acesso à tecnologia, pelo menos da forma correta e segura.

Isso porque, existem hoje muitas informações disponíveis na internet acerca da montagem caseira de equipamentos e sistemas geradores de energia solar, as quais garantem que qualquer um pode montar o seu próprio sistema.

Tal tarefa, porém, além de apresentar altos riscos de segurança para a pessoa e sua propriedade, irá resultar, com quase toda a certeza, em um sistema mal instalado, com perdas de geração e ainda sem a possibilidade de conexão com a rede elétrica.

E a razão é que, para se conectar um sistema à rede da distribuidora, o projeto do sistema precisa ser assinado por um engenheiro e os equipamentos contarem com todos os registros de segurança exigidos.

E, por último, um consumidor que optar por um gerador de energia solar caseiro, irá ficar sem qualquer garantia em caso de problemas nos equipamentos, além, claro, de ficar sem energia.


E então, gostou desse guia sobre os sistemas geradores de energia elétrica? Utilize o espaço abaixo e deixe seu comentário, dúvida ou sugestão, queremos ouvir a sua opinião! 

Analista de Marketing
Redator e Tradutor