Milton P. Nogueira Jr.
Nos últimos anos, a energia solar fotovoltaica tem provido energia elétrica para qualquer aplicação e em qualquer localização na Terra e no Espaço. Sendo que o meio urbano começa a se destacar como um grande absorvedor desta tecnologia ecológica.
Diferente dos sistemas solares para aquecimento de água, os sistemas fotovoltaicos (FV) não utilizam calor para produzir eletricidade. Interpretando a palavra; "photo" significa "produzido pela luz," e o sufixo "voltáico" refere-se a "eletricidade produzida por uma reação química." A tecnologia FV produz eletricidade diretamente dos elétrons liberados pela interação da luz do sol com certos semicondutores, tal como o silício no painel fotovoltaico. Esta energia é confiável e silenciosa, pois não existe movimento mecânico. O movimento dos elétrons forma eletricidade de corrente direta.
O elemento principal é a célula solar. Várias células são conectadas para produzir um painel fotovoltaico e muitos painéis conectados formam um "array" ou módulo fotovoltaico. Os paineis FV são encontrados comercialmente nos tamanhos que variam entre 10 e 300 Watts. Um sistema fotovoltaico completo consiste de um painel ou um módulo conectado a um inversor que converte a eletricidade de corrente direta em corrente alternada que é compatível com o sistema da rede elétrica. Baterias poderão ser incluídas no sistema para prover um sistema totalmente independente da rede elétrica "off grid" ou de "emergência" em caso a rede elétrica interrompa o serviço de energia elétrica por motivos diversos.
As células fotovoltaicas podem ser fabricadas através de diversos processos ou tecnologias e entre elas destacam-se as seguintes:
| -Silício cristalino |
| -Silício poli-cristalino |
| -Silício amorfo |
| -Cádmium Telluride |
| -Copper Indium Gallium |
| -Diselenide |
Os tipos básicos de inversores são:
- Inversor de onda senoidal, utilizado em sistemas ligados a rede elétrica "utility intertie". A maior parte das residências utilizam corrente alternada de 60Hz e 120 Volts. O inversor senoidal transforma a corrente direta do sistema FV(variando geralmente entre 12Vcd – 360Vcd) em 120 Vca, 60 Hz e sincroniza com a rede elétrica.
- O Inversor de onda senoidal modificada é semelhante ao anterior porém não produz energia com a mesma qualidade e desta maneira não é aceito pela rede elétrica e seu uso fica restrito para os sistemas independentes e de custo inferior.
Dias nublados reduzem a energia produzida e não há produção elétrica durante a noite. Em localidades equatoriais o sistema FV produzirá em média a mesma quantidade de energia durante todo o ano, porém na medida em que se eleva a latitude do local, a maior produção da energia elétrica se efetua no verão, quando o sol está mais alto e os dias são mais prolongados. Geralmente esta disparidade é compensada em sistemas de bombeamento de água (necessita-se de mais água no verão) ou na utilização de energia elétrica para refrigeração.
A energia fotovoltaica geralmente é mais cara do que a energia convencional suprida pela companhia elétrica. Embora processos de fabricação tenham sido aperfeiçoados para a redução do custo do painel fotovoltaico desde os meados de 1970, a eletricidade FV tem um custo médio de U$0.25/KWh.
Na determinação do tamanho do sistema fotovoltaico necessário a sua aplicação, você deverá primeiramente calcular o consumo máximo de energia elétrica em termos de KWH (kilowatt-horas) diários ou mensais. Faça uma avaliação da energia solar recebida no local (existem mapas com a quantidade de radiação solar incidente disponíveis). A superfície para instalação do módulo deve estar livre de sombras e obstáculos que irão impedir a radiação solar. Observe que o sol se encontra ao Norte quando o local está situado ao Sul do Equador. Desta maneira a melhor orientação de um sistema FV a ser instalado em São Paulo será voltado para o Norte com um ângulo de 39 graus com a horizontal (24 de latitude + 15). Eu recomendo a adição de 15 graus para compensar os meses de inverno, quando o sol se situa a uma altitude mais baixa.
Quando o accesso ao telhado ou sua orientação não permitem a montagem do módulo fotovoltáico, a instalação poderá ser feita no terreno com estrutura fixa ou rastreadora "tipo tracking"que segue o movimento do sol. Um outro local atrativo para instalações comerciais é a utilização dos telhados de estacionamentos. Assegure-se de que a localidade para a instalação do módulo esteja livre de qualquer sombreamento, pois a eficiência do sistema será substancialmente reduzida.
O tamanho do telhado para acomodar o sistema FV depende da capacidade geradora. A maioria dos sistemas residenciais requerem 5 metros quadrados para um sistema pequeno, podendo chegar entre 50 a 100 metros quadrados para prover a quantidade total de eletricidade consumida pela residência. Sistemas commerciais são geralmente bem maiores. Considere a área de 1 metro quadrado equivalente a 100 watts para estimativa, quando utilizando módulos de silício cristalino ou poli-cristalino. Observe a seguinte tabela para estimação da área ocupada por um sistema fotovoltaico.
Enquanto o sistema FV pode ser instalado em qualquer telhado, alguns tipos de telhados são mais simples e fáceis de trabalhar. O telhado que possui as células fotovoltaicas integradas já é encontrado no mercado Norte Americano e pode ser um bom candidato para o mercado Brasileiro.
Vários são os fatores que influenciam a escolha do tamanho do sistema FV. Para iniciar, avalie o quanto o seu sistema FV deverá suprir no seu consumo elétrico atual. A sua conta elétrica mostra o seu consumo mensal ou diário nas unidades de KWh. Um sistema FV de 2KW (2000 Watts) produzirá em média 7 KWH diários na região sul do Brasil.
Observe que um sistema solar FV é modular e com devido planejamento será permitido a adição de outros módulos no futuro.
A fotografia acima consta de um sistema FV interligado a rede elétrica na cidade de San Francisco, California(Veja também diagrama). É um sistema de 3,6 KWp (3,1 KWp Corrente Alternada) constando de 30 módulos de 120 Wp cada. Cada painel possui 24 Volts e 3,6 ampéres de potência. São conectados em 15 linhas paralelas de 2 paineis em série para o total de 48 Volts (DC) e 54 ampéres. O inversor é senoidal (pois a companhia elétrica está comprando a energia elétrica produzida pelo sistema durante o dia). O valor médio em dólar Americano produzido pelo sistema e descontado integralmente da conta elétrica do residente e dono do sistema é aproximadamente U$ 50,00 por mês. (variando de acordo com as estações ou seja; mais no verão e menos no inverno). Este sistema teve um custo total (incluindo impostos, material, instalação e abatimento pela companhia elétrica) de U$ 25,000.00 (U$ 8.500,00 foram pagos pela companhia elétrica). A área total ocupada pelo módulo FV é de 35 metros quadrados.
Este programa de abatimento faz parte da reestruturação das companhias elétricas na California. A lei AB 1890 prevê U$ 540 milhões (a ser coletado de todos os usuários das 3 maiores companhias elétricas pertencentes a investidores na California) para promover a competitividade do mercado de energias renováveis. Este sistema foi projetado por Milton P. Nogueira Jr. da companhia Solar Depot. Uma residência típica Californiana, recebe a energia solar durante um ano equivalente a 8 vezes a demanda de energia elétrica que esta mesma residência utiliza durante o ano.site fonte: http://www.aondevamos.eng.br/
Esquema Completo de como montar em sua casa também:
ESQUEMA DE ENERGIA SOLAR (EM PDF)
O esquema de funcionamento é muito simples. O sistema é montado de forma que o tanque reservatório de água fique acima do captador de luz, criando o desnível necessário para que a água se desloque para o sistema de aquecimento pela força da gravidade. Ao atingir os canos do aquecedor, a água exposta ao sol aquece gradativamente e muda sua densidade, devido ao calor, passando a subir pelos canos.