Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, embora a tecnologia por trás da energia solar pareça complexa, quando explicada, é fácil de entender como funciona. Isso ocorre principalmente com os sistemas de conexão à rede, pois eles exigem poucos componentes instalados em sua casa ou empresa.
Mas como funcionam os painéis solares? Como algo tão simples como um painel solar capta a luz do sol e a converte em eletricidade, alimentando seu forno, televisão e geladeira?
Basicamente, o que acontece é que o sistema de painéis solares usa fótons para separar elétrons dos átomos. Fótons são partículas de luz. O processo de separação de elétrons de seus átomos produz eletricidade.
O que é energia fotovoltaica?
A energia fotovoltaica é a conversão direta da luz solar em eletricidade. Todos os sistemas de energia solar funcionam com os mesmos princípios básicos. Os painéis solares convertem a energia solar em energia CC (Corrente Contínua), que pode ser armazenada em uma bateria ou convertida por um inversor solar em energia CA (Corrente Alternada), que é a energia usada para operar nossos eletroeletrônicos.
Alguns materiais exibem uma propriedade conhecida como efeito fotoelétrico que os faz absorver fótons de luz e liberar elétrons. Quando esses elétrons livres são capturados, ocorre uma corrente elétrica que pode ser usada como eletricidade.
O efeito fotoelétrico foi observado pela primeira vez pelo físico francês Edmund Becquerel, em 1839, que descobriu que certos materiais produziam pequenas quantidades de corrente elétrica quando expostos à luz.
Em 1905, Albert Einstein descreveu a natureza da luz e o efeito fotoelétrico no qual se baseia a tecnologia fotovoltaica, pela qual mais tarde ganhou um prêmio Nobel de física. O primeiro módulo fotovoltaico foi construído pela Bell Laboratories em 1954. Na época, a novidade foi anunciada apenas como curiosidade, pois era muito caro para se produzir em larga escala.
Na década de 1960, a indústria espacial começou a fazer o primeiro uso sério da tecnologia para fornecer energia a bordo de naves espaciais. Por meio dos programas espaciais, a tecnologia avançou, sua confiabilidade foi estabelecida e o custo começou a cair.
Principais componentes de um sistema fotovoltaico
Painel solar – A maioria dos painéis solares modernos é constituído por células de silício, que geram eletricidade em corrente contínua. As células fotovoltaicas individuais são ligadas no painel solar e conectadas a painéis adjacentes usando cabos fotovoltaicos. A quantidade de energia solar gerada depende de vários fatores, incluindo a orientação e o ângulo de inclinação dos painéis solares, a eficiência do painel solar, além de quaisquer perdas devido a sombreamento, sujeira e até temperatura ambiente.
Inversor solar – Os painéis solares geram eletricidade (CC) que precisa ser convertida em eletricidade em corrente alternada (CA) para o uso em nossas residências e empresas, que é o principal papel do inversor solar.
Em um sistema de inversor ‘string’, os painéis solares são interligados em série e a eletricidade (CC) é levada a um único inversor que converte a energia (CC) em energia (CA).
Em um sistema de microinversor, cada painel possui seu próprio microinversor conectado à parte traseira do painel. O painel ainda produz (CC), mas é convertido em (CA) pelo microinversor que alimenta diretamente o quadro elétrico.
Existem também sistemas mais avançados de inversores do tipo string que usam pequenos otimizadores de energia conectados à parte traseira de cada painel solar. Os otimizadores de energia são capazes de monitorar e controlar cada painel individualmente, garantindo que cada painel esteja operando com a máxima eficiência em todas as condições.
Quadro elétrico – Em um sistema solar normal ligado à rede, a eletricidade (CA) do inversor solar é enviada para o painel de distribuição, onde é distribuída para vários circuitos e eletrodomésticos da sua casa que exigem eletricidade (CA). Qualquer excesso de eletricidade gerada pelo sistema solar é enviado para a rede elétrica através de um medidor de energia ou armazenado em sistema de armazenamento por bateria, se você tiver um sistema híbrido.
Os sistemas híbridos podem exportar o excesso de eletricidade gerada e armazená-lo, em uma bateria. Alguns inversores híbridos também podem ser conectados a um painel de controle de backup dedicado, que permite que alguns ‘circuitos essenciais’ ou cargas críticas sejam alimentados durante uma interrupção da rede ou blecaute.
Baterias – As baterias funcionam para armazenar a energia produzida pelos painéis solares para uso posterior. Em alguns casos, as baterias têm seu próprio inversor que oferecem conversão de energia integrada. Quanto maior a capacidade da sua bateria, mais energia poderá armazenar. A escolha da bateria vai depender do custo do projeto, assim como a performance que o usuário deseja obter.
