Existem duas formas de se captar a energia solar, através dos sistemas de aquecimento solar para água e dos sistemas solares fotovoltaicos, que podem gerar toda a energia de uma casa ou empresa, cada um com tecnologias, processos e equipamentos específicos.
Todos os dias, a abundante luz do sol que chega até a terra carrega consigo uma fonte de energia limpa e praticamente inesgotável que, graças a tecnologias existentes, pode ser captada e utilizada por nós.
Nos últimos anos, devido à crescente necessidade pela adoção de fontes energéticas renováveis e não poluentes, o uso da fonte solar por meio dessas tecnologias cresce de forma exponencial no mundo inteiro.
Para os consumidores residenciais e comerciais, o uso dessas tecnologias ainda possibilita uma economia na conta de luz, uma vez que elas podem evitar ou suprir o consumo elétrico de suas casas ou empresas.
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Radiação Solar no Brasil
Com altos índices de irradiação solar presentes em todo o seu território, o Brasil é um país em que essas tecnologias apresentam alto desempenho e, consequentemente, ótimo retorno para os consumidores.
Isso porque a maior parte do seu território está situado próximo a linha do equador, região do globo que recebe a maior parte dos raios solares e com a menor variação no ano.
Embora o Nordeste seja a região com os maiores índices de radiação solar, mesmo aquelas com os menores índices ainda apresentam grande potencial de aproveitamento energético.
Todo esse potencial energético disponível no Brasil faz com que ele venha ganhando destaque no mundo pelo uso de tecnologias de captação da energia solar.
Como Captar Energia Solar? Tecnologias e Seu Funcionamento
A energia solar que chega à Terra em um ano é muito maior que o consumo energético humano no mesmo período.
Porém, somente com o uso de equipamentos é possível a nós captá-la e utilizá-la.
O aproveitamento da energia solar pode ser feito por meio de tecnologias distintas e que a convertem em dois tipos de energia diferente, que são:
- Tecnologia de Aquecimento Solar = geração de calor
- Tecnologia Solar Fotovoltaica = geração de energia elétrica
Essas tecnologias são, hoje, as mais utilizadas no Brasil e se espalham a cada ano entre as casas, fazendas, empresas e até mesmo indústrias.
Embora ambas utilizem o sol como fonte, essas tecnologias diferem em seu funcionamento e complexidade, porém com ambas trazendo grande benefício aos consumidores.
Nesses sistemas, a captação da energia solar acontece por meio de “placas solares” que são dispostas, geralmente, no telhado, seguindo, então, processos diferentes na sua conversão.
Energia Solar Térmica
Nos sistemas de geração de energia solar térmica, chamados no Brasil de Sistema de Aquecimento Solar, as “placas solares” são aquelas que coletam o calor do sol, por isso chamadas de Coletor Solar Térmico.
Esses coletores captam a energia térmica da radiação solar, ou seja, o seu calor, para transferi-la para a água, aquecendo-a para ser usada no banho, por exemplo.
Essa água será guardada em um reservatório térmico, chamado de boiler, que manterá a sua temperatura até o momento da utilização.
O tamanho do reservatório e a área de coletores solares térmicos (placas solares de aquecimento) necessários para o sistema de aquecimento solar variam de acordo à quantidade de água quente utilizada na residência.
Isso é simples de ser calculado após uma entrevista com os moradores, onde o perfil de consumo será estudado, de acordo aos hábitos de banho, lavagem de utensílios, roupas, etc.
Há anos comercializada no Brasil, essa tecnologia já se encontra bem disseminada no país e continua expandindo devido a preços baixos e baixa complexidade.
Energia Solar Fotovoltaica
Já os sistemas para geração de energia elétrica a partir da luz do sol são chamados de sistemas solares fotovoltaicos.
O termo fotovoltaico significa a transformação da radiação solar diretamente em corrente elétrica por meio das células fotovoltaicas.
Também chamadas de células solares, elas são fabricadas a partir de um material semicondutor (como o silício, que é o mais utilizado) e são o componente principal das “placas solares” utilizadas nesses sistemas, chamadas de módulos fotovoltaicos.
O efeito fotovoltaico foi descoberto pelo físico francês Edmond Bequerel, em 1839, e consiste no aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de um semicondutor, quando esse absorve a luz visível.
Como Funciona a Energia Solar Fotovoltaica?
Sabemos que a geração de energia solar acontece dentro da célula, por meio da reação da luz do sol com o material semicondutor do qual é feita.
Então, para conhecer o processo de geração de energia elétrica fotovoltaica, primeiro devemos conhecer melhor a célula, sua fabricação e funcionamento.
Célula Fotovoltaica
Para se produzir uma célula de silício, esse semicondutor primeiramente é combinado com outros elementos de forma a alterar a sua estrutura molecular, um processo chamado de dopagem.
Na dopagem, são criadas duas camadas distintas e opostas, uma com excesso de elétrons (negativa ou Tipo-N) e outra com excesso de buracos (positiva ou Tipo-P).
Essas camadas, então, são colocadas juntas dentro de cada célula, com a negativa na parte de cima e a positiva na parte de baixo, sendo a área de união entre elas chamada de Junção-PN.
A transformação da luz do sol em energia elétrica começa quando os fótons, que são partículas elementares da luz, atingem a célula e energizam os elétrons em excesso da camada N, que começam a migrar através da área de junção para ocupar os buracos em excesso da camada P.
Esse processo, entretanto, não ocorre indefinidamente, pois cria-se um campo elétrico nessa área de junção que impede que os elétrons continuem fluindo.
Uma fina grade, então, é utilizada para ligar externamente essas duas camadas, por onde esses elétrons fluem em ambas direções, criando a corrente elétrica que será utilizada.
Os módulos / Placas Fotovoltaicas
Como podemos perceber, as células são o principal componente das placas solares fotovoltaicas, no entanto, vários outros deles compõem o módulo que vemos instalado nos telhados.
O conjunto de células dentro da placa é conectado em série através da passagem de uma faixa condutora ultrafina, tecida de cima para baixo por cada uma delas e, assim, criando um circuito.
Esse conjunto conectado de células fica cuidadosamente vedado entre duas tiras de películas encapsulantes, colocado, então, sobre um fundo protetor (backsheet), por onde as placas são conectadas em série por meio da caixa de junção.
Por cima, para proteger as células, é colocado um vidro temperado de 3.2 mm, altamente resistente, antiaderente e antirreflexo que protege as células e, por fim, um quadro de alumínio emoldura a placa.
A junção de dois ou mais módulos forma o que chamamos de painel solar fotovoltaico, utilizados pelos consumidores para gerar energia elétrica.
Sistemas Fotovoltaicos: O Passo a Passo de Como Funciona a Energia Solar Residencial
Esses painéis solares que vemos espalhados nos telhados das casas e empresas pelo Brasil, entretanto, são apenas um dos componentes dos sistemas solares fotovoltaicos, utilizados por consumidores na captação da energia solar e transformação em energia elétrica.
Dimensionados de acordo com a quantidade de energia consumida no local, eles são conectados e funcionam em paralelo com a rede elétrica da distribuidora local, por isso são chamados de sistemas On-Grid ou Grid Tie.
A energia gerada pelo painel, para ser consumida, precisa primeiro passar por um outro equipamento do sistema, o inversor interativo, que a converte para os padrões da energia que consumimos da rede.
Depois de passar pelo inversor, a energia é então enviada para o quadro de força e espalhada pela casa para ser consumida.
Caso não seja consumida na hora, a energia é então enviada para a rede e emprestada para a distribuidora.
Durante a noite, ou em momentos de baixa luminosidade, quando o sistema não consegue suprir o consumo, a energia continua sendo consumida da rede.
Porém, através da regulamentação do sistema de compensação de energia elétrica, a energia que foi injetada na rede pode ser abatida da energia que foi consumida da mesma através dos créditos energéticos, como explica o vídeo abaixo:
Esses créditos energéticos são fruto da legislação do segmento de mini e microgeração distribuída, criadas e regulamentadas pela Aneel (Agência Nacional de Energia Elétrica) através de suas Resoluções Normativas.
Aneel e as Regras Para a Geração de Energia
Criadas em 17 de abril de 2012, através da Resolução Normativa 482, essas regras representam o marco do setor de geração distribuída de energia.
Através delas, consumidores de todo o Brasil se tornaram aptos a economizar na conta de luz através da captação de energia solar, e outras fontes renováveis, para geração da sua própria energia.
Essa resolução estipulou os limites para a mini e microgeração, criou o sistema dos créditos energéticos e fixou a obrigatoriedade das distribuidoras em aceitarem a conexão dos sistemas em sua rede, desde que sigam as especificações dispostas.
Em 24 de novembro de 2015, então, a agência apresentou uma nova resolução, a 687, que entrou em vigor em março do ano seguinte e que melhorava algumas das regras originais.
A grande novidade trazida por essa resolução foi a introdução de três novas modalidades de geração, que ampliou o leque de consumidores que passaram a poder desfrutar da geração de energia.
Sistemas Fotovoltaicos Isolados da Rede
Existem ainda aqueles sistemas fotovoltaicos que não são conectados à rede, conhecidos como sistemas isolados ou Off-Grid.
Por não terem a disponibilidade da rede para suprir o consumo nos momentos de não geração, esses sistemas precisam fazer uso de um banco de baterias, onde a energia gerada no dia e não consumida e armazenada para consumo posterior.
Essas baterias, entretanto, possuem alto valor de custo, o que acaba encarecendo demais o investimento nesse tipo de sistema e o torna mais indicado para regiões sem acesso com a rede.
Vantagens do Uso da Energia Solar
Uma energia limpa, gerada através um processo que não emite ruídos ou poluentes, por uma tecnologia com uma vida útil acima de 25 anos e sem a necessidade de grandes manutenções.
São incontestáveis as vantagens do uso da energia solar fotovoltaica, que ainda utiliza a fonte natural mais abundante e com maior disponibilidade em todo o globo.
Com a abundância da fonte solar no Brasil, um consumidor que instala um sistema em sua casa pode, facilmente, obter um payback, ou seja, o retorno do seu investimento, entre 6 a 8 anos.
Além disso, a instalação de um sistema gera uma valorização do imóvel, que passa a se destacar como uma propriedade geradora da própria energia.
Para os consumidores, no entanto, a maior vantagem em se instalar um sistema é a economia de até 95% na conta de luz, motivo que leva a tecnologia a se espalhar a cada ano pelo país, impulsionando o mercado de empresa de energia solar.
