O que é energia solar? Uma simples pergunta cuja a resposta carrega um mundo de informações com um legado de quase dois séculos. Então vamos lá, pois há muitas informações a serem exploradas nessa jornada em que veremos tudo sobre a energia solar fotovoltaica.

Tudo sobre energia solar – O sol

O que é energia solar - O sol

Vamos partir do princípio para conseguir responder à pergunta “o que é energia solar?”. Todos nós compreendemos que a fonte primária da energia solar é o sol.  E toda energia do sol chega na Terra em forma de ondas eletromagnéticas (como a luz).

Tudo sobre energia solar - Fusão nuclear

A origem dessa energia luminosa está nas reações químicas que ocorrem no sol: o processo de fusão nuclear. Simplificando-se esse processo, a todo momento no sol existem átomos de hidrogênio se fundindo com outros átomos de hidrogênio e dando origem a átomos de hélio. 

Isso libera energia em forma de ondas eletromagnéticas e é essa energia que chega para nós no planeta Terra. Nós somos capazes de enxergar uma pequena parte de todas essas ondas eletromagnéticas . É o que chamamos de luz visível. 

Porém, a maior parte de toda a energia que chega do sol nós não somos capazes de enxergar. É a energia com comprimentos de onda que os nossos olhos não conseguem captar: infravermelho, micro-ondas, ultravioleta, raios X, etc.

Tudo sobre energia solar - Espectro eletromagnético solar

Quanto maior a frequência da onda eletromagnética, mais energia ela carrega. Porém as ondas que mais carregam energia (próximo do ultravioleta e acima) possuem energia demais e não se consegue converter essa energia em eletricidade.

As ondas que menos carregam energia (próximo do infravermelho e abaixo) não possuem energia o suficiente para gerar eletricidade.

As ondas com a quantidade de energia certa para gerar eletricidade pertencem à luz visível (do violeta ao vermelho). Portanto, são as ondas do espectro visível que são transformadas em energia elétrica nos sistemas fotovoltaicos, tal como veremos mais para frente. 

Tudo sobre energia solar – Formas de conversão da energia do sol

O que é energia solar - Formas de conversão da energia do sol

Continuando-se a buscar a reposta da pergunta “o que é energia solar?”, nós veremos quais formas de conversão da energia do sol que existem. 

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Energia química: fotossíntese

Tudo sobre energia solar - Fotossíntese

A primeira forma nós podemos observar na própria natureza: a fotossíntese vegetal. Na fotossíntese, as plantas captam a luz do sol e transformam a energia contida na luz em reservas de alimento (energia química).

As plantas são capazes de converter a energia do sol em alimento com uma eficiência de cerca de 2%. Trata-se da mais antiga tecnologia de conversão de luz solar em outra forma de energia, 100% natural.

Energia térmica: sistemas de aquecimento de água

Tudo sobre energia solar - Sistema de aquecimento de água

A segunda forma é a conversão da energia do sol em calor. Você provavelmente já deve estar familiarizado com os sistemas de aquecimento de água solares. Neste tipo de sistema, o calor contido na luz do sol é capturado por placas e transferido para a água contida no encanamento de um estabelecimento qualquer.

Dessa forma, consegue-se ter pontos de água quente em todo o estabelecimento, sem a necessidade de usar energia elétrica para aquecer a água. Portanto, esse tipo de sistema é muito utilizado para se economizar energia com o uso do chuveiro elétrico. 

Devido ao fato de que tanto o sistema de energia solar térmica, quanto o sistema de energia solar fotovoltaica são utilizados para gerar economia de energia, muitas vezes existe uma certa confusão entre esses dois tipos de sistemas.

Energia elétrica: sistemas fotovoltaicos

Tudo sobre energia solar - Sistema de energia solar fotovoltaica

Chegamos ao ponto que queríamos. É sobre essa tecnologia que eu estou falando ao responder à pergunta “o que é energia solar?”. Os sistemas fotovoltaicos convertem a energia luminosa do sol em energia elétrica

Dessa forma, ao instalar um sistema de energia fotovoltaica você estará gerando a sua própria energia elétrica. É como se você tivesse uma usina geradora de energia de muito pequeno porte no seu próprio estabelecimento. 

Os sistemas fotovoltaicos também são utilizados para economizar com o valor de energia elétrica e, por isso, muitas vezes são confundidos com os sistemas de aquecimento de água. Falaremos somente da energia solar fotovoltaica (e suas diferentes formas de aplicação) daqui para frente.

Tudo sobre energia solar – Tipos de sistemas fotovoltaicos

O que é energia Solar - Tipos de sistemas fotovoltaicos

Dando continuidade à busca pela resposta da pergunta “o que é energia solar?”, nós veremos agora quais são os tipos de sistemas fotovoltaicos que existem. 

Existem dois grandes grupos de sistemas fotovoltaicos: os sistemas isolados (Off-grid) e os sistemas conectados (On-grid ou Grid-tie). Dentro desses dois grupos de sistemas existem diferentes modalidades de aplicação da tecnologia. Veremos uma a uma quais são elas.

Sistemas isolados (Off-grid)

Tudo sobre energia solar - Sistemas off-gridMuitas vezes, ao fazer a pergunta “o que é energia solar?”, as pessoas esperam uma resposta baseada nos sistemas off-grid. Isso é porque eles existem há mais tempo do que os sistemas on-grid.

Sistemas isolados ou off-grid são sistemas que, como o próprio nome sugere, trabalham sem a rede de energia elétrica. Ou seja, tudo que é gerado pelos painéis solares, é consumido no próprio local onde ocorreu a geração. 

Usualmente neste tipo de sistema, se armazena a energia gerada pelos painéis solares me baterias, para que durante a noite haja disponibilidade de energia para consumo. 

Quanto a quesitos técnicos, os sistemas off-grid são muito mais complicados de se projetar do que os sistemas on-grid (nos sistemas on-grid há a rede de energia elétrica para dar suporte ao sistema de energia solar).

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Nos sistemas off-grid temos que nos preocupar em conseguir fornecer tanto a energia necessária para alimentar as cargas locais, quanto a potência necessária para alimentar as cargas locais (já que o sistema é a única fonte de energia local). 

Isso faz com que os sistemas off-grid só sejam uma alternativa viável para alimentar pequenas cargas (lâmpadas, televisão, computador, geladeira, etc). Não é viável se instalar um sistema isolado para alimentar, por exemplo, um chuveiro elétrico ou um ar condicionado. O custo para implementar esse tipo de solução seria exorbitante (pelo menos com a tecnologia atual).

Esse tipo de sistema é uma solução atrativa em locais que não há acesso a rede de energia elétrica (comunidades isoladas, aldeias, fazendas, etc). Porém, em locais que existe acesso à rede, não há discussão de que os sistemas on-grid sempre serão economicamente e tecnicamente mais viáveis.

A seguir nós veremos algumas modalidades de aplicação dos sistemas off-grid.

Sistemas off-grid com armazenamento de energia

Tudo sobre energia solar - Sistemas off-grid com armazenamento de energia

É o tipo “mais clássico” que existe de sistema off-grid. Nesse sistema, toda a energia gerada pelos módulos fotovoltaicos é armazenada em baterias. Assim, quando não houver sol (tempo chuvoso ou noite), as cargas locais são alimentadas pela energia que foi armazenada nas baterias. 

A aplicação mais comum desse tipo de sistemas é alimentar pequenas cargas de residências que não possuem acesso à rede de energia elétrica. Porém, há outras maneiras de se utilizar sistemas off-grid com armazenamento de energia: barcos solares, aviões solares e automóveis solares. 

Sistemas off-grid sem armazenamento de energia

Tudo sobre energia solar - Sistemas off-grid sem armazenamento de energia

Neste tipo de sistema isolado, tudo que está sendo gerado no painel solar vai diretamente para a carga. E quando o painel não está gerando energia, a carga também fica sem energia.

Você pode estar se perguntando: qual a aplicação de um sistema que só gera energia quando tem sol? A resposta é: bombeamento de água solar. O bombeamento de água solar é muito utilizado em zonas agrícolas para a irrigação.

Afinal, as plantas não precisam ser irrigadas o tempo todo, portanto esse funcionamento intermitente do sistema não é um problema neste tipo de aplicação. 

Sistemas off-grid híbridos

Tudo sobre energia solar - Sistemas off-grid híbridos

Sistemas off-grid híbridos são sistemas cuja a energia elétrica gerada não é de fonte exclusivamente solar. Por exemplo, em torres de telecomunicação, nas quais não pode haver falta de energia elétrica em momento algum.

Portanto, eles utilizam sistemas off-grid híbridos: fonte solar e fonte de geradores a diesel. Caso haja algum problema no sistema de energia solar (fonte primária de energia), os geradores a diesel (fonte secundária de energia) são acionados até que a manutenção seja feita no sistema de energia solar. 

Basicamente os geradores a diesel funcionam como um “backup” de energia. Este é só um exemplo, sistemas off-grid híbridos podem ser compostos por quaisquer dois tipos diferentes de geradores (como solar e eólico; ou solar e hídrico).

Sistemas conectados (On-grid)

Tudo sobre energia solar - Sistemas on-grid

Sistemas conectados ou on-grid são sistema que, como o próprio nome sugere, trabalham em paralelo com a rede de energia elétrica. Ou seja, estão conectados à rede elétrica local. 

Neste tipo de sistema, é dispensado o uso de baterias (e, por consequência, de controladores de carga), já que a própria rede de energia funcionará como a “bateria do sistema”.

Toda energia que for gerada e não for consumida vai para a rede de energia. E quando o sistema não estiver gerando energia, as cargas consomem a energia da rede normalmente. 

Então você pode estar se perguntando: desse jeito eu vou jogar fora toda a energia que for para a rede? Não! Quando se instala o sistema on-grid, o relógio de luz é trocado pelo modelo bidirecional, que mede tanto energia injetada na rede, quanto energia consumida da rede.

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No final do mês, se faz o balanço de quanto foi consumido e quanto foi gerado de energia. Falaremos mais disso adiante, na seção de “sistema de compensação de energia”. 

Neste caso, como há o suporte da rede de energia, não precisamos nos preocupar com a potência que as cargas consomem, somente com a energia.

Suponhamos que você tenha um sistema de energia solar de 4.000 W  e você ligou um chuveiro de 5.000 W. Se fosse um sistema off-grid, o sistema não seria capaz de alimentar o chuveiro. Já no sistema on-grid, os 1.000 W que faltaram virão da rede de energia elétrica; 

Pelo fato de não necessitar de baterias (e controladores de carga) e não precisarmos nos preocupar com a potência das cargas, os sistemas on-grid são economicamente e tecnicamente muito mais viáveis do que os sistemas off-grid. A única limitação é a necessidade de haver disponibilidade da rede de energia elétrica no local da instalação.

É por isso que o número de sistemas conectados não para de crescer no Brasil. A seguir nós veremos algumas modalidades de aplicação dos sistemas on-grid.

Sistemas on-grid de geração centralizada

Tudo sobre energia solar - Sistemas on-grid de geração centralizada

São as famosas usinas solares ou parques solares. Sistemas on-grid de geração centralizada são sistemas de elevada potência, que geram uma quantidade muita alta de energia em um local. Essa energia é, então, distribuída para diversas regiões do país.

Não é diferente de usinas hidrelétrica, termelétricas, nucleares ou eólicas. A única diferença é que neste caso a fonte de energia é solar. 

Somente na geração centralizada de energia solar que se pode vender energia. Tal como as usinas hidrelétricas e termelétricas vendem a energia que elas geram. Quando falamos de geração distribuída, nós caímos no sistema de compensação de energia (falaremos mais a frente disso). 

Para ter uma usina solar de geração centralizada você deve participar dos leilões de energia. E, claro, investir um capital gigantesco para a construção da usina.

Sistemas on-grid de geração distribuída (GD)

Tudo sobre energia solar - Sistemas on-grid de geração distribuída

Provavelmente é sobre este tipo de sistema que você pensou quando foi feita a pergunta “o que é energia solar?”.

É a forma de gerar energia que está revolucionando o Brasil (e o mundo). Quando você coloca um sistema de energia solar fotovoltaica na sua casa (conectado à rede), você tem um sistema on-grid de geração distribuída.

Sistemas fotovoltaicos de geração distribuída podem ser de pequeno, médio ou grande porte (de 0,1 kWp a 5 MWp).

Qualquer um pode ter um sistema fotovoltaico de geração distribuída em uma residência, comércio ou indústriaBasta contratar uma empresa que realize a instalação de sistemas e dentro de 1 a 2 meses você estará gerando a sua própria energia. 

Com um sistema on-grid de geração distribuída você não poderá vender a sua energia. Ou seja, você não poderá trocar a quantidade de kWh que você gerou por qualquer tipo de moeda. Ao invés disso, você participará do sistema de compensação de energia (falaremos disso em detalhes mais adiante). 

Sistemas on-grid híbridos

Tudo sobre energia solar - Sistemas on-grid híbridos

Ao contrário do que muitas pessoas acreditam, quando falta energia na rede, os sistemas on-grid também param de funcionar. Portanto não importa se estiver com um sol do meio dia em pleno verão, se cair a energia da rua, o sistema fotovoltaico on-grid também irá parar de gerar energia e você ficará sem energia em casa.

Os sistemas fotovoltaicos on-grid dependem da energia da rede elétrica para funcionarem (maneira como os inversores on-grid operam). Portanto, o sistema on-grid não garante a alimentação das cargas em caso de falta de energia, nem mesmo durante o dia.

É aí que os sistemas conectados híbridos entram em jogo. Esses tipos de sistemas funcionam como sistemas on-grid normalmente enquanto há energia na rede. Porém, em caso de falta de energia, o sistema para de operar como um sistema on-grid e passa a operar como um sistema off-grid.

É claro que isso torna necessário o uso de baterias e de controladores de carga também. Em caso de falta de energia, é a energia armazenada nas baterias que alimentará as cargas locais. Basicamente, o sistema híbrido funciona como um sistema on-grid normal, porém com um “backup” energético caso falte energia na rua. 

Ao se dimensionar um sistema conectado híbrido, o projetista deve dimensionar a parte on-grid do sistema separadamente da parte off-grid. Como se fossem, de fato, dois sistemas separados. Até porque, no final das contas, eles praticamente são dois sistemas separados. 

Resumo de tipos de sistemas fotovoltaicos

O diagrama abaixo resume tudo o que foi visto até agora:

Tudo sobre energia solar - Resumo

Caso você queira aprender tudo isso e muito mais em forma de vídeo-aulas, acesse o nosso curso de energia solar grátis! Ou se você quer se tornar um verdadeiro Expert em energia solar:

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Tudo sobre energia solar – Sistemas isolados: componentes e funcionamento

O que é energia Solar - Sistemas isolados componentes e funcionamento

Continuaremos a buscar a resposta da pergunta “o que é energia solar?” entendendo melhor o funcionamento dos sistemas off-grid. Veremos quais são os equipamentos que compõem os sistemas isolados e como o sistema completo opera. Partiremos do funcionamento dos módulos fotovoltaicos.

Módulos fotovoltaicos

Tudo sobre energia solar - Módulo fotovoltaico

Popularmente chamados de painéis solares ou placas solares. É a primeira coisa que vem na cabeça quando fazemos a pergunta “o que é energia solar?”. Afinal são eles que fazem toda a mágica acontecer: a transformação da energia da luz do sol em energia elétrica. São eles, portanto, que são os geradores de energia elétrica dos sistemas fotovoltaicos.

Os componentes fundamentais de qualquer módulo fotovoltaico são as células fotovoltaicas. O módulo nada mais é do que uma associação em série de células fotovoltaicas (em alguns modelos mais novos de painéis, também há associação de células em paralelo).

Cada célula fotovoltaica é capaz de gerar uma pequenina quantidade de tensão (cerca de 0,25 V a 0,50 V). A tensão total total do painel é a soma da tensão de todas as células fotovoltaicas.  O número de células fotovoltaicas varia de modelo para modelo de painéis. Alguns modelos mais comuns possuem 30, 36, 60, 72, 120 ou 144 células.  

Se você quer aprender sobre o funcionamento dos módulos fotovoltaicos detalhadamente, nós temos um artigo no qual explicamos aos mínimos detalhes como os painéis solares (e as células fotovoltaicas) operam

Baterias estacionárias

Tudo sobre energia solar - Baterias estacionárias

Tal como eu já mencionei, nos sistemas off-grid se nós quisermos armazenar a energia que for gerada pelos módulos fotovoltaicos, nós precisamos utilizar um banco de baterias. Ou seja, elas garantem que o nosso sistema continuará fornecendo energia para as cargas, mesmo quando não houver sol.

O tipo de bateria que se utiliza em sistemas fotovoltaicos é a bateria estacionária. Não se deve utilizar baterias de carro em sistemas off-grid, pois elas não foram feitas para operarem sujeitas às condições um sistema fotovoltaico (terão uma durabilidade extremamente reduzida).

Dentre as baterias estacionárias existem alguns tipos: a bateria de chumbo-ácido comum (mais utilizada devido ao preço), a bateria de chumbo-ácido com eletrólito em gel (maior eficiência, durabilidade e menor manutenção) e a bateria AGM (eletrólito de fibra de vidro, também possui excelente eficiência e vida útil).

Nos sistemas off-grid, as baterias são os componentes que possuem a menor vida útil. Uma bateria de chumbo-ácido comum tem uma vida útil de cerca de 4 a 5 anos, se o sistema for muito bem projetado. Esse é o principal motivo pelo qual os sistemas off-grid são muito mais caros do que os sistemas on-grid.

Controladores de carga

Tudo sobre energia solar - Controlador de carga

Se você começar a encher uma bexiga de água e não parar, uma hora a bexiga vai estourar. Se você começar a jogar energia dentro de uma bateria e não parar, a bateria também irá explodir (literalmente). 

Portanto, se nós ligarmos os módulos fotovoltaicos diretamente ao banco de baterias, é provável que em algum momento de pico de sol, nós começaremos a sobrecarregar as baterias. Dependendo do tipo de bateria que nós estivermos usando, as baterias podem de fato explodir e ocasionar um acidente. 

Uma das principais funções dos controladores de carga é evitar a sobrecarga das baterias. Eles ficam entre os painéis solares e o banco de baterias e controlam a quantidade de energia que é fornecida ao banco de baterias. Portanto, o controlador de carga é um dispositivo essencial dos sistemas off-grid.

Evitar a sobrecarga é apenas uma das funções dos controladores de carga, além disso eles também: impedem corrente reversa das baterias para os módulos fotovoltaicos. evitam o descarregamento total das baterias, realizam a compensação térmica e otimizam a potência entregue dos módulos para as baterias (somente aqueles que possuem função MPPT).

Inversores autônomos (off-grid)

Tudo sobre energia solar - Inversor autônomo

Inversor autônomo é o nome que se dá aos inversores de sistemas off-grid. Eles possuem um funcionamento completamente diferente dos inversores interativos (sistemas on-grid). Como o próprio nome sugere, eles são feitos para operarem de maneira autônoma, ou seja, sem a rede de energia elétrica.

A principal função do inversor é converter a corrente contínua (CC), gerada pelos módulos fotovoltaicos, em corrente alternada (CA). A energia em forma de corrente alternada é o tipo de energia que chega da rede elétrica para as nossas residências, ou seja, é a tipo de energia que os nossos eletrodomésticos e eletroeletrônicos utilizam. Por isso é necessário se transformar a corrente contínua em corrente alternada. 

Normalmente, inversores autônomos são inversores de baixa potência, já que o objetivo dos sistemas off-grid é apenas alimentar cargas essenciais e de baixa potência (algumas lâmpadas, televisão, computador, geladeira, etc).

Ao passo que um inversor off-grid de 5 kWp já é considerado um inversor de alta potência (e muito caro inclusive), um inversor on-grid de 5 kWp é um inversor de baixa potência.

Os inversores autônomos ficam conectados entre o banco de baterias e as cargas. Tal como os controladores de carga, eles também tem a funcionalidade de evitar a descarga completa das baterias. Atualmente já existem diversos modelos de inversores off-grid com controlador de carga já embutido.

O sistema completo

Tudo sobre energia solar - Sistema off-grid completo

O diagrama acima mostra como os vários componentes do sistema off-grid ficam conectados entre si para formar o sistema completo. As linhas vermelhas estão representando o polo positivo e as linhas pretas estão representando o polo negativo.

Dessa forma, os módulos fotovoltaicos transformam a luz do sol em energia elétrica. A energia gerada passa primeiramente pelo controlador de carga, que realiza o controle da quantidade de energia que é fornecida ao banco de baterias.

Se houverem cargas CC para serem alimentadas (cargas que consomem corrente contínua e não alternada), essas cargas são alimentadas diretamente pelo controlador de carga.

A energia gerada excedente fica armazenada no banco de baterias. Do banco de baterias, a energia chega em forma de corrente contínua ao inversor. O inversor transforma a corrente contínua em corrente alternada e entrega a energia CA para as cargas.

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Espero que a explicação de como funcionam os sistemas off-grid tenham nos deixados mais próximos da resposta de “o que é energia solar?”. E se você quer aprender ainda mais sobre os sistemas off-grid então acesse o nosso curso grátis de energia solar fotovoltaica!

Tudo sobre energia solar – Sistemas conectados: sistema de compensação de energia

O que é energia Solar - Sitema de compensação de energia elétrica

Estamos chegando cada vez mais perto de desvendar a resposta completa por trás da pergunta “o que é energia solar?”. Falamos do funcionamento dos sistemas off-grid, agora falaremos sobre o funcionamento dos sistemas on-grid. 

Antes de partimos para a parte técnica dos sistemas on-grid, vamos falar um pouco sobre o sistema de compensação de energia. Afinal, é o sistema de compensação de energia elétrica que tornou vantajosa a instalação de sistemas fotovoltaicos de geração distribuída (GD). 

Após instalado um sistema fotovoltaico de GD em uma unidade consumidora qualquer (residência, comércio ou indústria), o relógio da unidade consumidora será trocado pelo modelo bidirecional. O modelo bidirecional consegue medir tanto a energia que foi injetada na rede pelo sistema, quanto a energia que foi consumida.

No final do mês, se o saldo enérgico da unidade consumidora for positivo (mais energia injetada do que consumida), a unidade consumidora ficará com créditos de energia. Se no próximo mês o saldo energético for negativo (mais energia consumida do que injetada), os créditos gerados no mês passado podem ser usados para ajudar a abater a conta de energia.

Suponhamos que eu consumi 500 kWh e gerei 600 kWh no primeiro mês. Eu fiquei com um crédito de 100 kWh. Já no segundo mês eu consumi 700 kWh e gerei 620 kWh. Eu fiquei com um débito de 80 kWh. Porém, como eu tenho 100 kWh de crédito, eu automaticamente irei usar 80 desses 100 kWh para deixar a minha minha conta no valor mínimo.

Essa troca de créditos de energia é sempre feita em kWh. Não se troca créditos por reais, pois não pode haver venda de energia em sistemas de geração distribuída. Portanto, os sistemas fotovoltaicos de GD servem para fazer com que você ganhe dinheiro economizando na sua conta de energia.

Deve-se observar que não é possível “zerar” a conta de energia. Existe uma taxa mínima (denominada de taxa de disponibilidade) que deve ser paga todos os meses. Se a instalação elétrica da unidade consumidora for trifásica, essa taxa equivale a 100 kWh de energia; se for bifásica, equivale a 50 kWh e se for monofásica, equivale a 30 kWh.

Ou seja, se eu tenho uma residência trifásica e pago R$ 0,80 pelo kWh de energia, eu sempre terei que pagar no mínimo R$ 80,00 na minha conta de energia.

O sistema de compensação de energia surgiu em 2012, quando a ANEEL emitiu a Resolução Normativa 482 (posteriormente revisada em 2016 pela Resolução Normativa 687). Antes de 2012 não era possível se ter um sistema fotovoltaico de geração distribuída.

Portanto essas são as regras do jogo para participar do sistema de compensação de energia. Com isso, estamos na reta final para terminar de responder à pergunta “o que é energia solar?”.

Tudo sobre energia solar – Sistemas conectados: componentes e funcionamento

O que é energia Solar - Sistemas on grid componentes e funcionamentoPara finalizar a resposta da pergunta “o que é energia solar?” falta apenas a parte técnica dos sistemas on-grid. Portanto veremos quais são os componentes que fazem parte dos sistemas conectados e depois veremos como o sistema completo opera. 

Como nós já vimos o funcionamento dos módulos fotovoltaicos nos sistema off-grid, nós partiremos diretamente para os inversores interativos.

Inversores interativos

Tudo sobre energia solar - Inversor interativo

Inversor interativo é o nome que se dá aos inversores de sistemas on-grid. Eles recebem esse nome devido ao fato de que eles interagem com a rede de energia elétrica, ou seja, trabalham em paralelo com a rede.

Tal como os inversores autônomos, a principal função dos inversores interativos é converter a corrente contínua, que chega dos módulos fotovoltaicos, em corrente alternada. Além disso, os inversores interativos garantem que sempre a máxima potência possível será entregue para as cargas (função MPPT).

Os inversores on-grid registram todos os dados de geração do sistema fotovoltaico: energia gerada, potência, corrente, tensão, enfim todos dados relevantes. Podemos acessar todos esses dados no próprio display do inversor. Também podemos conectar o inversor ao Wifi local e acessar todos esses dados remotamente, via smartphone ou computador.

Como eu já mencionei, em caso de falta de energia, os inversores interativos também param de funcionar. Eles precisam da energia da rede como referência para operarem.

Além disso, esses inversores sempre entregam energia com o mesmo valor de tensão e frequência que ele está lendo na rede, de modo a não comprometer a qualidade da energia da rede elétrica.

Dispositivos de proteção (string box)

Tudo sobre energia solar - String box

Nos sistemas on-grid existem duas caixas que contêm os dispositivos de proteção do sistema. Uma caixa contém os dispositivos de proteção para corrente contínua (CC), que ficam entre os painéis fotovoltaicos e a entrada do inversor interativo.

A outra caixa contém os dispositivos de proteção para corrente alternada (CA), que ficam entre a saída do inversor interativo e a conexão com a rede elétrica. Essas caixas são denominadas de string box

No string box CC ficam a chave seccionadora e o DPS específico para energia solar. No string box CA ficam o disjuntor e o DPS de uso comum. Veremos o funcionamento de cada um desses dispositivos a seguir.

Chave seccionadora

Tudo sobre energia solar - Chave seccionadora

A função da chave seccionadora é desligar e ligar o sistema fotovoltaico com segurança. Ou seja, ela interrompe a passagem de corrente contínua. É como se fosse um interruptor especial para corrente contínua. 

A corrente contínua tem uma característica de que quando ela é interrompida, ela tende a continuar passando por algumas frações de segundo. Isso pode gerar um arco voltaico (mini raio).

Portanto é necessário utilizar a chave seccionadora para desligar o sistema fotovoltaico com segurança. pois a chave interrompe a corrente contínua sem deixar com que ocorra o arco voltaico. 

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DPS

Tudo sobre energia solar - DPS

O DPS deve ser usado tanto na string box CC quanto na string box CA. A diferença é que o DPS que fica na sring box CC é um DPS específico para energia solar, já o DPS da string box CA é um DPS de uso comum, que se encontra em qualquer loja de elétrica.

A função do DPS é proteger o sistema contra surtos de tensão. Surtos de tensão são provocados por descargas atmosféricas (raios) que ocorrem próximos do sistema, induzindo tensão na fiação do sistema.

Quando isso acontece, deve-se escoar a alta corrente que resultará da tensão induzida para o terra (não basta somente interromper o circuito com um fusível ou disjuntor). 

Portanto, o DPS fica conectado ao terra. Se o aterramento não estiver bem feito, o DPS não adiantará de nada. Para proteger bem, o DPS deve estar bem aterrado.

Disjuntor CA

Tudo sobre energia solar - Disjuntor CA

Disjuntor CA é um dispositivo de proteção com o qual você já deve estar familiarizado. Toda instalação elétrica possui disjuntores. Você provavelmente já teve que religar disjuntores algumas vezes no seu quadro geral de distribuição.

O disjuntor CA protege a saída do inversor contra surtos de corrente. Se ele detectar que a corrente passando no condutor é maior do que deveria ser, ele interrompe o circuito automaticamente. 

Como a rede elétrica está sujeita a picos de corrente, é necessário se proteger a saída do inversor (que está em contato direto com a rede) contra surtos de corrente. Diferente de surtos de tensão, para proteger o inversor contra um surto de corrente basta interromper o circuito.

Cabeamento solar

Tudo sobre energia solar - Cabeamento solar

O último componente dos sistemas on-grid é o cabeamento solar. Na porção de corrente contínua do sistema fotovoltaico (da saída dos painéis até a entrada do inversor) deve-se se utilizar um cabeamento especial: o cabo solar.

O cabo solar possui uma dupla camada isolante, de modo que ele pode ficar exposto ao tempo (sol e chuva) sem que ele degrade ou superaqueça. 

Além disso o cabo solar é estanhado. A passagem de corrente contínua em cabeamentos de cobre comum faz com que o cobre sofra oxidação muito rápido (formação de zinabre). 

Esse óxido de cobre, ou zinabre, faz com que o cabeamento comece a ter muito mais perdas, além de superaquecer o cabo. Porém, como os cabos solares são banhados a estanho, mata-se esse problema de formação de zinabre.

O sistema completo

Tudo sobre energia solar - Sistema on-grid completo

Com isso, nós terminaremos de responder à pergunta “o que é energia solar?”. O diagrama acima mostra como ficam conectados os dispositivos do sistema on-grid.

Tal como no sistema off-grid, os módulos fotovoltaicos transformam a energia da luz do sol em energia elétrica. A energia elétrica CC passa pelos dispositivos de proteção CC antes de entrar no inversor.

O inversor transforma a energia CC em energia CA. A energia CA passa pelos dispositivos de proteção CA antes de ser entregue para as cargas e para a rede de energia elétrica.

O diagrama abaixo também representa o sistema fotovoltaico on-grid, porém de forma diferente. E se você quer aprender ainda mais sobre sistemas on-grid, então acesse o nosso curso de energia solar grátis!

Tudo sobre energia solar - Sistema on-grid completo

O que é energia solar – Conclusão

Chegamos ao final do artigo. Espero ter respondido bem à pergunta “o que é energia solar?”. Como mencionei no início do artigo, é uma pergunta simples, porém com um mundo de informações por trás da resposta.

E mesmo após esse extenso artigo, isso é somente a ponta do iceberg. Se você quer de fato se tornar um verdadeiro Expert em energia venha conosco fazer o Curso Você Expert Solar:

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Agradeço você por ter ficado aqui comigo até o final desse artigo extenso. Ah e não deixa de comentar as suas dúvidas, opiniões e pensamentos aqui em baixo hein. Quero saber o que você achou!

Um forte abraço e até a próxima. 

– Paulo Castagnari

Autor

8 de Comentários

  1. Edmar Muniz da Silva Responder

    a energia solar é um universo fantástico, quanto mais aprendo mais me apaixono. estou terminando um curso e pretendo aprofundar mais no assunto. Você Solar tem sido de grande ajuda nesse sentido. acompanho todas as postagens com muita atenção. obrigado Paulo Castagnari.

  2. rosilma matias dos santos Responder

    Muito bom material, estava confusa, tirou todas as dúvidas

    Continue
    Abraço
    Rosilma

    • Muito obrigado pelo Retorno. Ficamos muito felizes de poder ajudar todos que desejam aprender mais sobre energia solar fotovoltaica.

  3. Henrique Bleck Nascimento Responder

    Muito obrigado ,estou querendo pegar firme nesta área e quanto mais informações melhor será.

  4. Frederico Menezes Responder

    As informações aqui expostas são utilíssimas. No entanto faltou expor mais detalhadamente sobre o ATERRAMENTO. Esta é uma questão de segurança. O diagrama apresentado não apresenta as linhas de aterramento nem tão pouco as conecções com os DPS.

  5. Pingback: Célula Fotovoltaica - Da Luz Solar à Energia Elétrica - Você Solar

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