Não subestimar o risco do perigo oculto [11] – Solar Renovável

Por processos tecnológicos os painéis solares fotovoltaicos ou os painéis solares térmicos, usam a radiação da luz solar para obter vários tipos de energia:

i. A energia solar fotovoltaica resulta da transformação da radiação do sol em energia elétrica utilizando módulos fotovoltaicos, que por sua vez são formados por células fotovoltaicas ligadas umas às outras.

ii. A energia solar térmica utiliza diretamente o calor do sol para aquecer outro meio. Nesse sistema, placas de aquecimento solar captam o calor da radiação que transferem para um sistema de aquecimento (boiler) de água ou qualquer outro tipo de líquido armazenado num reservatório específico, sem geração de eletricidade, apenas aquecimento direto de líquidos.

iii. A energia termoelétrica consiste em captar a irradiação solar direta por meio de espelhos que combinados a refletem para um ponto onde um líquido é aquecido para formação de vapor, que serve para alimentar turbinas, que geram energia elétrica por meio de energia mecânica. Esta energia sendo de produção mais complexa é sobretudo utilizada em processos industriais.

A célula fotovoltaica ou solar é um dispositivo que converte a luz solar incidente em energia elétrica através de um fenómeno denominado por “efeito fotoelétrico”, isto é, absorve os fotões presentes na radiação do sol que possuem energia e libertam eletrões através das células, cujo movimento contínuo unidirecional gera a tensão elétrica. A radiação de uma célula fotovoltaica tem comprimento de onda entre 300 nm e os 600 nm.

i. Absorção da luz para gerar eletrões.

ii. Excitação dos eletrões;

iii. A extração dos eletrões para um circuito externo.

Unindo várias células é possível formar um painel solar fotovoltaico, composto de várias células fotovoltaicas ligadas num sistema composto de painel fotovoltaico, regulador de carga de bateria, conversor de corrente, gerador e quadro.

A eletricidade produzida pelos painéis fotovoltaicos é de corrente contínua (DC), ligado a um inversor, que converte esta corrente em corrente alternada (AC), que injetada na rede elétrica estará em condições de ser usada.

O conjunto de painéis agrupados ou módulos fotovoltaicos integram células ligadas em série e em paralelo e agrupadas de forma a obter a potência e tensão da corrente desejada.

Os sistemas fotovoltaicos integram, para além dos módulos, materiais semicondutores e de suporte, que podem ser divididos em:

i. Isolados para autoconsumo elétrico, sem ligação à rede de distribuição, ou seja, autossuficiente sem depender de qualquer instalação elétrica. Para poder consumir energia necessita de baterias, quando os painéis solares não a estão a produzir, por exemplo, nos dias em que não há sol.

ii. Híbridos, ligada à rede, quando em associação com outras fontes de geração de energia elétrica como por exemplo: geradores a gás, diesel ou eólicos, partilha infraestruturas e algum tipo de ligação elétrica com a rede de distribuição. Neste caso, durante o dia é utilizada a energia gerada pelo sistema fotovoltaico e durante a noite para compensar é utilizada a energia da rede elétrica, o que significa poder funcionar com ou sem excedentes;

i. O inversor – Ajusta a corrente contínua (DC) em corrente alternada (AC), na injeção de eletricidade à frequência da rede, incorporando funções de segurança elétrica e de monitorização. Em caso de falha de tensão, o inversor desliga o sistema fotovoltaico da rede, protegendo a injeção de eletricidade da rede para o sistema fotovoltaico.

ii. Contador - contabiliza a energia produzida e permite, em sistemas ligados à rede elétrica, apurar a receita de venda de eletricidade à rede elétrica. Em sistemas não ligados à rede, este componente permite contabilizar a produção de energia entregue à habitação;

iii. As baterias - permitem o armazenamento da eletricidade para utilização nos períodos de baixa ou de não produção, são compostas por células eletroquímicas em série e paralelo para conseguir a tensão desejada. Utilizam-se baterias com tempo de vida útil longo, consoante a exposição às cargas e descargas do sistema.

iv. Regulador de carga - é um equipamento que controla e otimiza a tensão da corrente elétrica que os painéis solares fornecem a uma bateria. Os controladores de carga verificam o estado de carga da bateria para otimizar o processo de carregamento e a vida útil do dispositivo, impedindo que esta receba mais carga.

v. Sistemas de proteção - Interruptor geral no caso de ocorrer defeitos, na realização de manutenção ou reparação, sendo imprescindível isolar o inversor do gerador fotovoltaico.

Disjuntores que separam automaticamente o sistema fotovoltaico da rede elétrica quando ocorre alguma eventualidade no circuito elétrico.

Disjuntores diferenciais, sensíveis à corrente diferencial residual, analisam a corrente de fuga no condutor de ligação à terra.

vi. Cablagem consoante a dimensão da instalação;

vii. Outros equipamentos consoante projeto da Instalação, necessários para assegurar a boa funcionalidade do sistema.

1. Materiais utilizados nas instalações de SFV

A otimização duma instalação inicia-se com a escolha dos equipamentos adequados, por exemplo o rendimento do painel solar deve considerar um baixo coeficiente de perda de potência com o aumento de temperatura, como acontece por exemplo no verão.

i. Os materiais plásticos utilizados externamente na fixação dos condutores, como abraçadeiras, cabos, etc., devem ser resistentes aos raios ultravioletas e às temperaturas à que estarão expostos;

ii. As partes metálicas, devem ser protegidas ou em aço inox para que não ocorram problemas de corrosão; especialmente em locais próximos ao mar.

i. Cobertura inclinada – a mais enquadrável porque acompanha a inclinação e orientação do telhado;

ii. Cobertura Plana – a vantagem da instalação neste tipo de coberturas é a escolha da orientação e inclinação.

iii. Campo – instalações no solo são mais comuns em campos abertos, dependem, contudo da morfologia do solo ser adequada e suficiente.

iv. Integrada em Edifícios – tem a vantagem de utilizar módulos fotovoltaicos como elemento estruturante ou de funcionalidade. É esteticamente mais atrativo e moderno, no entanto a produção é prejudicada.

2. Local para implantação e organização

Se é evidente que para captar energia solar se deve considerar o sombreamento do local, que causa de descompensação de energia, não só no inverno, como no verão, devem evitar-se zonas sombrias por árvores e construções envolventes mesmo afastadas, como casas ou infraestruturas vizinhas, chaminés, mastros etc.

A orientação solar, preferencialmente sul ou este-oeste para aproveitar ao máximo as horas de sol é chave para conseguir tirar o máximo rendimento da instalação, daí que o ângulo certo de inclinação para o melhor rendimento, seja em telhado ou terreno plano, deve ser de 30º para assegurar um ângulo conveniente.

i. Ser resistente ao peso dos painéis;

ii. Não ser ventoso, mas possuir boa circulação de ar, para que as células não superaqueçam;

iii. Possuir fraca incidência de sombras e reflexos capazes de diminuir a eficiência do processo:

3. O dimensionamento em função da finalidade

4. Tecnologia

i. Tolerância da potência nominal e garantia de que a sua potência nominal é igual ou superior à apresentada;

ii. Coeficientes de Temperatura, importante para o rendimento do sistema pois quanto mais baixo for o coeficiente de temperatura, melhor será o comportamento com temperatura elevada;

iii. Potência face à degradação natural das células, uma vez que quanto menor for a depreciação anual da potência do módulo, mais rentável se torna o sistema.

Com dois eixos mantêm sempre orientações e inclinações ótimas em relação ao sol, com um eixo, o mais comum é o seguidor azimutal que segue o movimento do Sol ao longo do dia.

i. Os materiais plásticos utilizados externamente na fixação dos condutores, como abraçadeiras, cabos, etc., devem ser resistentes aos raios ultravioletas e às temperaturas à que estarão expostos;

ii. As partes metálicas, devem ser protegidas ou em aço inox para que não ocorram problemas de corrosão; especialmente em locais próximos ao mar.