sábado, 2 de março de 2024

Energia fotovoltaica: o que é, como funciona e para que serve

A energia fotovoltaica é outro nome dado à energia solar, também conhecida como energia solar fotovoltaica. Esse modo de produção de energia está em ascensão nos últimos anos e é um modelo renovável de energia que não gera danos ao meio ambiente.

Confira aqui tudo o que você precisa saber sobre energia fotovoltaica: o que é, para que serve, qual a sua eficiência, preços, como funciona e é produzida a energia solar fotovoltaica e entenda também o cenário desse mercado no Brasil e no mundo.
O que é energia fotovoltaica?

Energia fotovoltaica é a energia elétrica produzida a partir da luz solar, e pode ser gerada mesmo em dias nublados ou chuvosos. Quanto maior for a radiação solar, maior será a quantidade de eletricidade produzida.

A energia fotovoltaica é a energia elétrica produzida a partir da luz solar. Quanto maior a incidência de radiação solar sobre as placas solares, maior será a quantidade de energia elétrica produzida. A energia fotovoltaica é considerada uma fonte de energias alternativas, renovável, limpa e sustentável.

Para que serve a placa de energia fotovoltaica?

Placa de energia fotovoltaica é o equipamento utilizado para captar a energia do sol e iniciar o processo de transformação em energia elétrica.

Qual a eficiência da energia fotovoltaica?

A produção de energia fotovoltaica é altamente eficiente! A eficiência de uma placa solar representa o seu potencial de conversão da luz solar em energia elétrica por metro quadrado.

A célula solar comercial mais eficiente do mercado até o momento é a Aiko Solar ABC White Hole com índice de conversão de 23,6%, seguida pela LONGi com o módulo Hi-MO 6 que atingiu 23,2% de eficiência em abril de 2023.

Gráfico: Aumento da Eficiência das células fotovoltaicas nos últimos 20 anos

Qual o preço da energia fotovoltaica?

Gráfico: Preço dos painéis de energia fotovoltaica

O preço da produção de energia fotovoltaica é cada vez menor!

Impulsionado pelos avanços da tecnologia e o aumento da escala de produção, os custos da energia fotovoltaica têm diminuído de forma constante ano após ano. Em 2023, os preços das placas solares fotovoltaicas atingiram os menores níveis já registrados, chegando ao patamar de US$ 0,12/Watt.

Como é produzida a energia solar?

O processo da energia fotovoltaica para produção de energia (chamado de efeito fotovoltaico) utiliza placas solares produzidas em material semicondutor para, quando as partículas de luz solar (fótons) incidirem, os elétrons do material semicondutor entrarem em movimento, gerando eletricidade.

A energia fotovoltaica é gerada pelas placas solares e levada ao inversor solar, equipamento responsável por transformar a corrente elétrica contínua em alternada e, então, ser distribuída para o local de consumo e utilizada pelos equipamentos.

Energia fotovoltaica é tecnologia 100% comprovada. Sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica são utilizados há mais de 30 anos.

Componentes de um sistema de energia solar fotovoltaica

Um sistema de energia solar fotovoltaica é composto por diversos componentes que trabalham em conjunto para converter a luz solar em eletricidade utilizável. Os principais itens são:

Módulos Fotovoltaicos (Painéis Solares)

São compostos por células fotovoltaicas que convertem a luz solar em eletricidade. Geralmente, vários painéis são conectados para formar um sistema.

Inversor Solar

Converte a corrente contínua (CC) gerada pelos painéis solares em corrente alternada (CA), que é a forma de eletricidade usada na maioria das casas e edifícios.

Estrutura de Fixação

Suporta e fixa os painéis solares em posições adequadas, garantindo a eficiência da captação de luz solar.

Medidor Bidirecional

Mede a quantidade de eletricidade consumida pela casa e a eletricidade que é injetada na rede elétrica.

Conectores, Cabos e Disjuntores

Componentes elétricos que garantem a conexão segura e eficiente de todos os elementos do sistema.

Quantos kWh uma placa solar produz?

As placas mais comuns usadas em instalações residenciais atualmente são as de 510Wp, 550Wp e 545 Wp. Já nas grandes usinas é comum que as placas sejam de 585 Wp e 590 Wp.

Uma placa solar fotovoltaica de 510 Wp produz, aproximadamente, 56 kWh, enquanto painéis solares de 550 Wp geram em torno de 61 kWh e placas de 545 Wp geram cerca de 60 kWh. Já os painéis de 585 WP produzem, em média, 64 kWh e, por fim, painéis de 590 Wp geram em torno de 65 KWh.

Aspectos como área de instalação e incidência solar, por conta de fatores climáticos na região, também afetam a eficiência das placas solares, portanto, o resultado varia também de acordo com a inclinação, tamanho dos painéis e o dimensionamento.

Painel Solar que Gera a Noite! A Solução do Offgrid!

Um sistema de energia solar fotovoltaica produz energia durante a noite?

Um sistema de energia solar fotovoltaica tradicional não produz energia durante a noite, pois depende da luz solar para gerar eletricidade. No entanto, existem algumas estratégias para contornar a falta de luz solar durante a noite:

Conexão à Rede Elétrica

Em sistemas conectados à rede elétrica, é possível usar a rede como uma espécie de "bateria virtual". Durante o dia, quando o sistema produz mais energia do que é consumido, o excedente pode ser enviado de volta à rede. À noite, ou em períodos com baixa produção solar, a eletricidade necessária é retirada da rede.

Armazenamento com Bateria

Se o sistema estiver equipado com um banco de baterias, a energia gerada durante o dia pode ser armazenada para uso durante a noite. As baterias armazenam o excesso de eletricidade produzido quando o sol está brilhando e liberam essa energia quando a produção direta de eletricidade dos painéis solares é reduzida ou inexistente.

Energia fotovoltaica ou solar: qual o nome certo?

A energia fotovoltaica pode ser chamada também de solar, porém, é importante ressaltar que existem outros tipos de energia solar, como a energia termossolar e a energia heliotérmica.

Qual a origem do termo "fotovoltaica"?

O termo "fotovoltaica" vem do grego (Phos), que significa "luz", e "volt", a unidade de força eletro-motriz, que por sua vez vem do sobrenome do físico italiano Alessandro Volta, inventor da pilha. O termo "foto-voltaica" tem sido usado em Inglês desde 1849.
Como a energia fotovoltaica é convertida em eletricidade?

A energia solar é convertida em eletricidade por meio do efeito fotovoltaico, que ocorre quando partículas de luz solar colidem com os átomos presentes no painel solar, gerando movimento dos elétrons e criando a corrente elétrica que chamamos de energia solar fotovoltaica.

Para poder ser utilizada em residências e comércios, é necessário converter a corrente elétrica alternada gerada em corrente contínua, que é a corrente de baixa tensão. O inversor solar é o equipamento responsável por essa conversão, transformando a corrente elétrica e deixando-a pronta para uso no local.

Como economizar utilizando a energia fotovoltaica

A energia solar proporciona economia na conta de luz em razão da redução do consumo da eletricidade fornecida pela rede elétrica e pelo abatimento de créditos na conta de luz.

Geração Própria de Eletricidade

Com sistema solar fotovoltaico instalado na propriedade, você gera sua própria eletricidade a partir da luz solar. Isso significa que você depende menos da energia fornecida pela concessionária local, o que pode resultar em uma diminuição significativa na conta de luz.

Compensação de Energia Excedente

Os sistemas de energia solar conectados à rede podem gerar mais eletricidade do que o consumido. Em sistemas com medidores bidirecionais, o excedente é enviado de volta à rede, gerando créditos. Esses créditos podem ser utilizados para compensar o consumo de eletricidade durante períodos em que o sistema solar não está gerando energia suficiente, como à noite.

Como calcular a conta de luz com a energia solar

Um sistema de energia solar bem dimensionado ao consumo de um imóvel é capaz de reduzir em até 90% o valor da conta de luz. Não é possível atingir 100% de economia, pois é necessário pagar pelo uso da rede elétrica.

Uma boa fórmula de estimar a conta de luz com a energia solar é abater os créditos de energia injetada da energia consumo ao longo do mês, já descontando as tarifas pelo uso da rede elétrica.

Tipos de sistemas fotovoltaicos

Um sistema fotovoltaico pode operar conectado à rede elétrica (on-grid), em locais isolados sem conexão com a rede elétrica (off-grid) ou combinar características dessas duas soluções (híbrido).

On-Grid

Um sistema on-grid funciona conectado à rede elétrica. A geração dos painéis solares abastece o imóvel durante o dia e o excedente (energia que não é consumida imediatamente) é injetada na rede, gerando créditos que podem ser abatidos na conta de luz.

Aplicações Típicas:

• Residências, empresas, indústrias e edifícios públicos

Off-Grid

Um sistema off-grid é autônomo e não está conectado à rede elétrica pública. Ele abastece o imóvel de forma simultânea a geração feita pelos painéis solares durante o dia. Para uso noturno, é necessário contar com um sistema de armazenamento com baterias.

Aplicações Típicas:

• Locais remotos sem acesso à rede elétrica.

• Cabanas, casas de campo ou acampamentos.

• Sistemas de sinalização, bombeamento de água e eletrificação rural.

Híbrido

O sistema de energia solar híbrido combina elementos dos sistemas on-grid e off-grid. Funciona conectado a rede elétrica, mas conta com um inversor híbrido que automaticamente mantém o funcionamento do equipamento em caso de corte de energia.

Aplicações Típicas:

• Residências que desejam ter uma fonte de energia de backup em caso de falha na rede elétrica.

• Áreas onde a confiabilidade da rede elétrica é um problema.

Vantagens da energia fotovoltaica

A energia fotovoltaica possui diversas vantagens que a tornam uma opção atraente para muitas aplicações. Entre elas estão:

Renovável e Sustentável

A energia solar é uma fonte de energia renovável e sustentável, pois utiliza a luz do sol, uma fonte inesgotável.

Redução das Emissões de Gases de Efeito Estufa

A geração de eletricidade a partir de energia solar contribui para a redução das emissões de gases de efeito estufa, ajudando a combater as mudanças climáticas.

Baixo Impacto Ambiental

A produção de eletricidade por meio de painéis solares tem um impacto ambiental relativamente baixo em comparação com outras fontes de energia, como combustíveis fósseis.

Economia de Energia

Os sistemas fotovoltaicos podem ser instalados em locais remotos ou em edifícios individuais, reduzindo a necessidade de transporte de energia por longas distâncias.

Independência Energética

A instalação de sistemas fotovoltaicos em residências, empresas e comunidades pode proporcionar uma maior independência energética, reduzindo a dependência de fontes de energia tradicionais.

Baixos Custos Operacionais e Manutenção

Após a instalação inicial, os custos operacionais e de manutenção dos sistemas fotovoltaicos são relativamente baixos em comparação com outras formas de geração de eletricidade.

Valorização de Imóveis

A instalação de sistemas solares em propriedades pode aumentar o valor de mercado dessas propriedades.

Incentivos Fiscais e Subsídios

Muitos governos oferecem incentivos fiscais, subsídios e outros programas para promover a instalação de sistemas solares, tornando a transição para a energia fotovoltaica mais acessível.

Geração Distribuída

Os sistemas fotovoltaicos podem ser instalados em escala descentralizada, contribuindo para a criação de uma rede elétrica mais resiliente e menos vulnerável a falhas.

Como funciona a manutenção deste tipo de equipamento?

A manutenção de um sistema de energia solar fotovoltaica é geralmente relativamente simples, mas é fundamental para garantir o desempenho eficiente e duradouro do sistema ao longo do tempo.

Ao seguir práticas de manutenção, os proprietários de sistemas de energia solar podem garantir um desempenho consistente e prolongar a vida útil do sistema, maximizando assim os benefícios econômicos e ambientais associados à energia solar.

Luz do sol: energia limpa e de baixo impacto ambiental para você e sua família.

A manutenção pode ser preditiva, corretiva e preventiva.

Preditiva

A manutenção preditiva tem como objetivo identificar problemas potenciais antes que causem falhas ou degradação significativa.

Atividades:

• Monitoramento contínuo do desempenho do sistema usando sistemas de monitoramento.

• Análise de dados para identificar padrões que possam indicar problemas iminentes.

• Testes de baterias (se aplicável) para avaliar a saúde do sistema de armazenamento.

• Inspeções específicas com base em dados de desempenho anormais.

Corretiva

A manutenção corretiva tem como objetivo corrigir problemas identificados ou falhas que ocorreram no sistema.

Atividades:

• Substituição de componentes danificados ou com mau funcionamento.

• Reparos em cabos, conexões ou estruturas afetadas.

• Diagnóstico e reparo de falhas no inversor.

• Intervenções imediatas para restaurar o funcionamento normal do sistema.

Preventiva

A manutenção preventiva tem como objetivo evitar falhas ou degradação do desempenho por meio de ações programadas e regulares.

Atividades:

• Limpeza regular dos painéis solares para garantir a eficiência máxima.

• Inspeções visuais periódicas para detectar danos, corrosão ou desgaste.

• Verificações regulares nos cabos e conexões elétricas para garantir a integridade do sistema.

• Testes de funcionamento do inversor e de outros componentes.

• Ajustes e manutenção de sistemas de rastreamento solar (se aplicável).

Qual é o potencial da energia fotovoltaica no Brasil?

A geração de energia fotovoltaica há muito tempo é vista como uma tecnologia de energia limpa e sustentável, que se baseia na fonte renovável de energia mais abundante e amplamente disponível no planeta - O Sol.

Brasil possui potencial gigantesco para aproveitar esse recurso. Mapa abaixo identifica as principais regiões brasileiras que têm vantagem na produção de energia fotovoltaica. Mesmo regiões com menor incidência de radiação solar têm o potencial maior que a Europa.

Potencial da energia fotovoltaica no Brasil

Maiores mercados de energia fotovoltaica

Atualmente China, seguida pelos Estados Unidos e Japão são os mercados de energia fotovoltaica que mais crescem. De acordo com um levantamento realizado pela Agência Internacional de Energia Renovável (Irena, na sigla em inglês) em 2022 o Brasil superou 24 GW de capacidade instalada e entrou pela primeira vez na história entre os dez primeiros colocados.

Ranking mundial de geração solar fotovoltaica

1. China: 392 GW

2. EUA 111 GW

3. Japão 78,8 GW

4. Alemanha 66,5 GW

5. Índia 62,8 GW

6. Austrália 26,7 GW

7. Itália 25 GW

8. Brasil 24 GW

9. Holanda 22,5 GW

10. Coreia do Sul 20,9 GW

Crescimento do uso da energia fotovoltaica

Gráfico: Crescimento do mercado de energia fotovoltaica

Segundo dados do Irena, 2022 terminou com aproximadamente 295 GW de capacidade global de geração de energia renovável, o avanço representa 9,6 % a mais em relação ao ano anterior.

Quase metade do crescimento de 2022 aconteceu na Ásia, com a maior contribuição vinda da China, com 141 GW. As renováveis cresceram 57,3 GW e 29,1 GW na Europa e América do Norte, respectivamente. Na América do Sul, a expansão foi de 18,2 GW.

As fontes solar e eólica contribuíram para 90% do aumento de capacidade de geração renovável global em 2022. A geração solar fotovoltaica somou 191 GW de potência acrescentada no ano passado.

A energia fotovoltaica já é a terceira mais importante

A energia fotovoltaica é agora, depois da hidráulica e eólica, a terceira mais importante fonte renovável de energia em termos de capacidade instalada em nível mundial. No Brasil, sua posição é ainda mais elevada, e ocupa atualmente a segunda posição na matriz elétrica nacional, com 28.961 MW.

O que é e como funciona a energia limpa?

Energia limpa é considerada aquela proveniente de fontes energéticas que não emitem gases poluentes no seu processo (energias: eólica, geotérmica, hidráulica, mare motriz: das marés e das ondas, solar) diferentemente dos combustíveis fósseis como carvão mineral, petróleo, gás natural, etc. (portalsolar)

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