Energia Solar Fotovoltaica - Como Funciona?

Como funciona energia solar fotovoltaica conectada a rede?

Passo a passo de como funciona o sistema de energia solar fotovoltaica:

1- O Painel Solar gera a energia solar fotovoltaica

O Painel Solar reage com a luz do sol e produz energia elétrica (energia fotovoltaica). Os painéis solares, instalados sobre o seu telhado, são conectados uns aos outros e então conectados no seu Inversor Solar:

2- O Inversor Solar converte a energia solar para a sua casa ou empresa

Um inversor solar converte a energia solar dos seus painéis fotovoltaicos (Corrente Continua – CC) em energia elétrica que pode ser usada em sua Casa ou Empresa para a TV, Computador, Máquinas, Equipamentos, e qualquer equipamento elétrico (Corrente Alternada – AC) que você precise usar:

3-  A Energia Solar é distribuída para sua casa ou empresa

A energia que sai do inversor solar vai para o seu “quadro de luz” e é distribuída para sua casa ou empresa, e assim reduz a quantidade de energia que você compra da distribuidora. (*1)

4-  A Energia Solar é usada por utensílios e equipamentos elétricos

A energia solar pode ser usada para TVs, Aparelhos de Som, Computadores, Lâmpadas, Motores Elétricos, ou seja, tudo aquilo que usa energia elétrica e estiver conectado na tomada.

5- O excesso de energia vai para a rede da distribuidora gerando créditos!

O excesso de eletricidade volta para a rede elétrica através do relógio de luz (relógio de luz bidirecional). Esse relógio de luz mede a energia da rua que é consumida quando não tem sol e, a energia solar gerada em excesso quando tem muito sol e é injetada na rede da distribuidora. A energia solar que vai para a rede vira “créditos de energias” (*3 e *4) para serem utilizado de noite ou nos próximos meses. Em outras palavras: você produz energia limpa com a luz do sol e reduz a sua conta de luz!!

(*1) – Cada distribuidora de energia tem as suas regras e as exigências para conectar o seu sistema de energia solar fotovoltaica na rede elétrica e, variam bastante.

(*2) – O seu relógio de luz antigo vai ser substituído por um relógio de luz novo que é “bidirecional” (mede a entrada e a saída de energia). Desta forma ele será capaz de medir a energia que você consome da rede elétrica e medir também a energia gerada em excesso pelo seu sistema fotovoltaico que é injetada na rede assim gerando “créditos de energia” (3).

(*3) – Os “Créditos de Energia” são medidos em kWh. Para cada kWh gerado em excesso pelo seu sistema solar fotovoltaico você recebe 1 crédito de kWh para ser consumido de noite ou nos próximos meses. Esse crédito é contabilizado pelo seu novo relógio de luz bidirecional e é medido pela sua distribuidora de energia. Desta forma, no final do mês quando você receber a sua conta de luz, você vai ver quanto de energia consumiu da rede e quanta energia injetou na rede. Se injetar mais na rede do que consumiu você terá créditos de energia para serem usados nos próximos meses. (4).

(*4) –  Os créditos de energia são regulamentados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) possuindo regras específicas que variam de acordo com a sua localização e sua classe de consumo (residência, comercial ou industrial).

A melhor direção do painel solar fotovoltaico

A posição ideal para os seus painéis fotovoltaicos no Brasil é voltado para o Norte.

No verão, a melhor condição de potencial solar, o Sol nasce no leste, sobe se inclinando ao Norte e se põe no Oeste, como na figura, abaixo:

 

Então, se você possui um telhado com face voltada ao norte e não há sombras nesta parte do telhado, deveria instalar o seu painel solar fotovoltaico  nesta face. Desta forma o seu gerador de energia solar produzirá mais energia.

Para sistemas fotovoltaicos conectados a rede elétrica, o ângulo de inclinação igual ao da Latitude é normalmente o melhor ângulo para se instalar um painel fotovoltaico.

Ex: A Latitude do Rio de Janeiro é 22° , portanto a melhor posição possível para um painel fotovoltaico no RJ é: Face Norte a 22° de inclinação.

Para aqueles que não têm uma face do telhado voltada ao Norte, não se preocupem! A perda de geração da energia solar fotovoltaica não é tão grande se o sistema for instalado nas faces voltadas ao Leste e Oeste:

• As perdas direcionais para telhados com face NE ou NO variam entre 3% e 8%.
• Para um telhado com face Leste ou Oeste, você pode perder entre 12% e 20%.

Dica de como verificar a posição do sol, para a instalação do seu sistema de energia solar fotovoltaico.

1. No Brasil, devido a sua posição privilegiada em relação ao Sol, é melhor o sistema fotovoltaico ter um grau de Inclinação menor do que o da Latitude do que maior. Ex: se a sua propriedade encontra-se em São Paulo (Latitude aproximada de 23°), a sua casa possui dois telhados com face norte: o Primeiro é bem inclinado, com uma inclinação aproximada de 32°. O segundo Telhado é mais plano, com uma inclinação de aproximadamente 10°. Se você tiver que escolher entre os dois, o com a inclinação menor do que a latitude deve gerar mais energia.

Como preparar sua construção para energia solar

Se você está na fase de construção ou planejamento, existem alguns detalhes que podem ser previstos em projeto para facilitar a instalação dos painéis solares. Siga este guia rápido para preparar a sua propriedade para energia solar fotovoltaica.

Instalar energia fotovoltaica na sua casa é muito simples! Você não precisa fazer nenhuma grande alteração para ter os painéis instalados em seu telhado.

Mas se você está na fase de construção ou planejamento, existem alguns detalhes que podem ser previstos em projeto para facilitar a instalação.

Siga este guia rápido para preparar a sua propriedade para energia solar fotovoltaica.

1 – Certifique-se que você tem área suficiente

Veja se o seu telhado ou laje tem uma área livre de no mínimo 10m². Dependendo da sua demanda de energia você pode precisar de mais área. Para saber a área aproximada solicite a SOLISTEC um estudo financeiro e estimativa comercial. Abaixo nós colocamos uma tabela para lhe servir como base. (lembre-se que estas áreas podem variar de acordo com o sistema de energia solar que você vai instalar na casa):

Área média ocupada por sistemas de energia solar para casas:

• Potência de 1.5KWp: ocupa no mínimo 10.5m²
• Potência de 2.0kWp: ocupa no mínimo 14m²
• Potência de 3.0kWp: ocupa no mínimo 21m²
• Potência de 4.0kWp: ocupa no mínimo 28m²
• Potência de 5.0kWp: ocupa no mínimo 35m²
• Potência de 10.0kWp: ocupa no mínimo 70m²

Área média ocupada por sistemas de energia solar para armazéns e indústrias:

• Potência de 50kWp: Ocupa aproximadamente de 400m² a 500m²
• Potência de 100kWp: Ocupa aproximadamente de 800 a 1000m²
• Potência de 1MWp: Ocupa aproximadamente de 8.000 a 10.000m²

 Regra:

Considere de 7m² a 10m² para cada kWp de potência do seu sistema. Ex: Um sistema com 16 painéis de 260Watts possui uma potência de 4.16kWp (16 x 260 = 4160Watts). Este sistema vai ocupar entre 29,12 m² e 41,6 m²

1°Obs da Regra:

Sistemas de energia solar instalados em casa ficam muito mais perto dos 7m² por kWp pois é possível juntar os painéis (vide figura do layout).

2° Obs da Regra:

Para geradores de energia solar de grande porte, como é o caso para indústrias e armazéns, você deve considerar que interferências no telhado como chaminés e maquinas de arcondicionado podem fazer sombra nas placas. Além disso é importante deixar um espaço para andar no telhado para uma eventual manutenção. Nestes casos considere uma ocupação entre 9 e 10 m² por kWpico instalado.

 2 – Os melhores tipos de cobertura para o sistema fotovoltaico

Os painéis fotovoltaicos são presos ao telhado através de um sistema de fixação. Cada tipo de Telhado pede um sistema de fixação diferente.

O sistema de fixação representa uma parte importante do orçamento e por isso o tipo de telhado deve ser levado em conta quando estamos preparando uma propriedade para receber energia solar.

1- As coberturas de telha metálica, como as trapezoidais comum e termo acústicas, e as coberturas de telha tipo “single” são as melhores opções para instalar painéis fotovoltaicos. Essas coberturas facilitam a fixação e são superfícies seguras para instalação

2 – As telhas de barro /concreto do tipo francês ou do tipo capa-canal são a segunda melhor opção. Elas requerem algum tipo de manuseio para instalar, mas nada que inviabilize a sua instalação.

3- As telhas tipo fibrocimento,(conhecidas como “Eternit”) trazem alguns problemas no processo de instalação pois são frágeis e podem quebrar durante o processo. Geralmente elas pedem um sistema de fixação dos painéis independente das telhas.

4 – Por último, as coberturas planas como lajes e telhas pré fabricadas em concreto são uma ótima superfície para instalação. O sistema de fixação para as coberturas planas compensa a pouca inclinação do telhado para garantir que os painéis tenham melhor incidência solar. As 3 formas tradicionais de fixar placas solares em lajes são:
a. Estrutura aparafusada na laje, (requer impermeabilização). b. Colado com colas especiais, (precisa ser bem feito para durar 25 anos) c. Lastro e Defletor de vento na parte de trás da placa solar, (simples mas adiciona peso extra)

 3 – A posição das placas no telhado

O angulo ótimo para produzir o máximo de energia com os painéis fotovoltaicos é face Norte com um grau de inclinação igual ao da latitude.

Ex: Campinas está na latitude 22°, portanto o melhor ângulo para o seu painel solar é inclinado a 22°.

Na prática, você nem sempre vai ter a inclinação e direção perfeitas. Não se preocupem! a perda da produção de energia é pequena e totalmente aceitável. Você pode ter o seu painel instalado em qualquer água do telhado menos as viradas ao Sul. O mais importante é que bata o máximo de sol sem sombras durante o dia.

A figura acima serve como referência para o desempenho dos painéis. Placas viradas ao Norte com ângulo de inclinação igual a latitude terão 100% de aproveitamento. Na figura é possível ver que o mesmo virado para O ou L o rendimento ainda é muito bom.

 4 – O layout do sistema fotovoltaico – Tamanho dos painéis

Regra de ouro para fazer o layout de um sistema de energia solar fotovoltaica: Use sempre números pares de painéis. Além de ficar mais bonito será mais fácil configurar o inversor fotovoltaico.

De uma forma simplificada, hoje em dia, existem dois tamanhos de painel solar que são os mais utilizados em casas, industrias e usinas. São eles:

• (A) Painéis de 250, 255, 260, 265 e 270Watts, possuem todos 60 células e medem tradicionalmente 166cm de altura por 99cm de largura e de 4 a 5cm de profundidade.
• (B) Painéis de 300, 305, 310, 315 e 320Watts, possuem todos 72 células e medem tradicionalmente 198cm de altura por 99cm de largura e de 4 a 5cm de profundidade.
• (i) As variações de potência são relacionadas a eficiência das células. Células mais eficientes resultam em um painel que gera mais energia por m².
• (ii) Para casas, considere os painéis de 60 células pois são os tradicionais mais fáceis de instalar.

Para sistemas grandes, com mais de 500 painéis, considere o de 72 células.

Abaixo, o layout de um sistema fotovoltaico com 10 painéis de 260Watts, totalizando um gerador de 2.6kWp:

5 – Certifique-se que a sua estrutura esta dimensionada para a carga dos painéis

O painel fotovoltaico não é muito pesado. Quase todos os tipos de telhado e laje estão preparados para receber esta carga adicional. Mas dependendo do tipo de estrutura, você pode precisar de um reforço. Acesse o nosso Simulador Solar para fazer uma previsão desta carga. De um modo geral, a carga adicionada é de aproximadamente 14.5kg/m². Em telhados com coberturas metálicas, como telhas trapezoidais comum ou termoacústicas, o peso pode cair para 13.5kg/m². O peso vai variar principalmente com o tipo de estrutura de fixação que será utilizado.

 6 – O local onde o inversor será instalado

O inversor é um equipamento eletrônico. Portanto é importante protegê-lo de umidade ou incidência direta da luz do sol. Alguns foram feitos para ficarem ao ar livre, porém quanto maior a proteção mais tempo ele deve durar. Também é importante que o inversor esteja perto do seu quadro de distribuição de energia – isso vai facilitar muito a ligação na rede e também a manutenção. O acesso fácil também evita que o inversor fique atrás de móveis ou objetos.

Os inversores que são utilizados em uma casa ocupam um espaço de 70cm x 50cm x 25cm até 80cm x 55cm x 25cm (Altura, Largura, Profundidade). Certifique-se de deixar espaço ao redor dele para facilitar a ventilação e o acesso.

Os inversores para uso em grandes geradores, como em indústrias e armazéns logísticos, ocupam mais espaço. Se for optado por trabalhar com inversores centrais (grandes inversores) ao invés de inversores string (inversores pequenos), será necessário deixar um espaço de aproximadamente 2,2m x 0,7m x 0,7m para cada 50kWp. Ou seja, em uma usina de 500kWp você deve deixar uma parede livre com pelo menos 8m de comprimento por 2,2m de altura, para alocar os inversores

Obs: você não precisa colocar todos os inversores juntos. Eles podem ser distribuídos ao longo de seu galpão/fábrica e conectados em pontos diferentes da sua rede interna.

 7 – Eletrodutos e conexão com os painéis solares

É importante ter um eletroduto que faça o caminho entre o inversor e os painéis solares no seu telhado. Os painéis solares geram uma voltagem alta, portanto é importante identificar e separar a fiação deste circuito até o inversor. Este eletroduto pode ser aparente ou embutido (conduíte). Em residências, considere que até 4 cabos de 6mm devem vir dos painéis (telhado) até o inversor ( perto do quadro de luz)

Também é importante prever uma caixa para chave / disjuntor independente do quadro. Isto vai facilitar as inspeções e reformas futuras.

Obs: em caso de armazéns e indústrias você deve deixar eletrocalhas disponíveis.

 8 – Aterramento do sistema fotovoltaico

Todos os sistemas fotovoltaicos devem ser aterrados por uma questão de segurança. tradicionalmente os painéis são aterrados na estrutura e a estrutura à malha de aterramento da casa ou empreendimento

Portanto, para facilitar também, deixe um ponto de aterramento no telhado onde os painéis serão instalados para facilitar o processo.

Importante:

SEMPRE consulte e contrate empresas especializadas na instalação de energia solar fotovoltaica. Eles sabem quais sistemas funcionam melhor e tem uma equipe treinada para esse tipo de trabalho

EM RESUMO

Além das questões práticas da instalação não é necessário fazer mais nada para receber energia solar na sua propriedade. A energia fotovoltaica é simples de instalar e segura de usar!

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 Vídeo de como funciona o sistema de energia solar na prática – Blue Sol Energia Solar.