Sistemas

Geradores Fotovoltaicos sobre Telhado

A tendência mundial no campo da energia é, além da busca crescente por fontes limpas e renováveis, a obtenção o mais próximo possível do ponto de consumo, evitando assim as perdas com a transmissão da eletricidade a longas distâncias e reduzindo a necessidade os grandes empreendimentos que exigem vultosos investimentos e provocam imenso impacto ambiental.

A conversão de radiação solar em energia se dá principalmente por de duas formas: elétrica e térmica. A primeira é conversão direta da faixa visível da radiação – a luz solar- em energia elétrica por meio das células fotovoltaicas. A segunda é a absorção da radiação infravermelha – o calor dos raios solares – para aquecer água ou outros materiais, evitando o consumo de eletricidade ou de combustíveis para aquecimento.

No atual estado da tecnologia, a obtenção de energia elétrica a partir da luz solar é realizada por conjuntos de células fotovoltaicas de silício semicondutor. Uma célula fotovoltaica de silício produz uma tensão muito pequena, em torno de 0,6 Volts, sendo necessário associar-se várias células para a obtenção de tensões adequadas ao uso em equipamentos elétricos ou eletrônicos, domésticos ou industriais. As células fotovoltaicas são apresentadas comercialmente agrupadas em painéis com uma moldura em geral metálica e com uma proteção de vidro e resina que as torna resistentes às intempéries, o que proporciona uma vida útil de cerca de 3 décadas.

O número de células associadas em um painel determina a tensão e a potência que se pode obter dele. No atual estágio de desenvolvimento, a cada metro quadrado de painéis solares se pode obter cerca de 250 Watts de potência elétrica a cada instante. Assim, com uma área de aproximadamente 20 m² se pode alimentar uma residência típica, onde habitam 4 pessoas. Isso corresponde a um arranjo, por exemplo, com 10 painéis de 500 W, cada um com 144 células fotovoltaicas.

Sistemas conectados à rede (On-grid)

A concessionária é o “banco de baterias” do seu sistema

À primeira vista pode não ser automático perceber as vantagens de produzir a própria energia e manter a conexão à rede da concessionária de eletricidade da região. Mas pode ter certeza que é uma solução inteligente, pois, além de ótimo investimento é uma grande contribuição para a boa qualidade de vida no planeta.
Os sistemas fotovoltaicos conectados à rede (em Inglês denominados grid-tie) dispensam o banco de baterias e são mais eficientes que os sistemas isolados. A sua configuração muito mais simples, uma vez que o inversor que converte a corrente contínua entregue pelos módulos fotovoltaicos em corrente alternada igual à da rede elétrica, não está conectado a uma bateria, mas sim diretamente ligado aos painéis fotovoltaicos, extraindo a máxima potência possível a cada instante.

Nos sistemas autônomos ou isolados da rede (off-grid) os módulos fotovoltaicos entregam a energia gerada para um equipamento denominado controlador de carga, o qual tem a função de dosar a energia necessária para recarregar as baterias. O inversor, que tem a função de retirar energia da bateria, que, em geral apresenta tensão de 12 ou 24 Volts cc (corrente contínua) e transformar em corrente alternada, de mesma tensão e de mesma frequência da rede elétrica, por exemplo 220 V 60 Hertz.

Essa dupla conversão, ou seja, o ato de rebaixar a tensão do arranjo de painéis fotovoltaicos para adequá-lo ao valor ideal para a recarga do banco de baterias e depois voltar a elevar essa tensão por meio do inversor para chegar aos 127 ou 220V, corrente alternada de 60 Hertz resulta em perdas ou mal aproveitamento da energia disponível.
Você pode perguntar: por quê ocorrem tantas perdas? Os aparelhos não estão bem aperfeiçoados?
A perda principal, neste caso independe dos instrumentos, mas sim da própria configuração do sistema com base em baterias. Vamos analisar: imagine que todos os componentes do sistema apresentem a máxima eficiência possível e, até por isso, as baterias estejam totalmente carregadas.

Pense no caso em que isso esteja ocorrendo justamente numa sequência de dias ensolarados e que, no instante analisado o sol esteja a pino, as células fotovoltaicas estarão produzindo a máxima tensão e aptas a entregar a máxima potência às baterias. Mas, exatamente nesse período, as baterias estão totalmente carregadas e a energia gentilmente cedida pelo Sol é jogada fora!
Voltemos ao sistema conectado à rede, o nosso “grid-tie”. Com ele, toda a energia é aproveitada, pois, a cada instante, a energia que não estiver sendo consumida pelos equipamentos eletroeletrônicos de sua casa (ou empresa) é disponibilizada na rede externa à sua propriedade, a concessionária agradece por isso, uma vez que alivia as eventuais sobrecargas e contabiliza esses KWh como créditos para você. Eles serão devolvidos à noite e sempre que sua micro usina fotovoltaica não estiver recebendo luz solar com a intensidade suficiente, em dias muito nublados, por exemplo.

Usinas Fotovoltaicas de Solo

Sistemas Autônomos (Off-grid)

Sistemas Fotovoltaicos Autônomos

Os sistemas fotovoltaicos autônomos recebem essa denominação por operarem desconectados da rede elétrica, mesmo quando instalados em locais onde haja uma rede operada por uma concessionária de energia. Recebem também outras denominações, como sistemas isolados ou desconectados. Em Inglês são denominados “off-grid”.
São inúmeras as aplicações dos sistemas autônomos. Pode-se destacar a eletrificação de propriedades rurais; a iluminação e sinalização ativa de rodovias; a alimentação de sistemas de telecomunicações e de meteorologia em locais isolados. Os satélites de observação e de telecomunicações são alimentados unicamente por energia solar.
Salvo raras exceções, os sistemas fotovoltaicos autônomos são providos de baterias acumuladoras de energia para suprir a demanda à noite e em dias nublados, quando a intensidade da radiação solar que incide sobre as células fotovoltaicas não é suficiente para manter em operação a iluminação ou outros equipamentos e dispositivos elétricos. A figura abaixo ilustra a estrutura de um sistema fotovoltaico autônomo.