A energia solar tem se destacado cada vez mais como uma alternativa sustentável e renovável para suprir as demandas energéticas do mundo moderno. E, dentro dessa tecnologia, os painéis solares desempenham um papel fundamental na conversão da luz solar em eletricidade limpa. No entanto, para aproveitar ao máximo os benefícios dessa fonte de energia, é essencial estar bem informado sobre as especificidades dos equipamentos escolhidos, sobretudo em relação à eficiência do painel.
Esse é um dos fatores mais importantes a serem considerados ao adquirir um sistema de energia solar. Painéis solares mais eficientes produzem uma maior quantidade de energia com a mesma quantidade de luz solar, tornando-os mais econômicos a longo prazo.
Ao compreender as diferentes tecnologias disponíveis no mercado e considerar as particularidades de cada projeto fotovoltaico, é possível escolher a melhor opção para atender às necessidades específicas de cada cliente. Confira no artigo a seguir mais detalhes sobre a eficiência dos painéis solares e como calcular corretamente essa medida.
O que a eficiência diz em relação a um painel solar?
A eficiência de um módulo fotovoltaico está relacionada diretamente com a quantidade de luz solar capturada e convertida em eletricidade. Esse é, portanto, um conceito essencial para entender o funcionamento e o desempenho desse dispositivo.
Os painéis ou módulos são compostos por células fotovoltaicas, geralmente feitas de materiais semicondutores, como o silício.
Quando a luz solar incide sobre essas células, causa uma reação dos elétrons presentes nos átomos do material semicondutor, criando uma corrente elétrica. Essa corrente é coletada e direcionada para o sistema elétrico, onde pode ser utilizada para alimentar dispositivos elétricos ou armazenada em baterias para uso posterior.
Essa medida é expressa em porcentagem e representa a proporção da energia da luz solar que o painel é capaz de converter em eletricidade. Se um painel solar tiver uma eficiência de 20%, por exemplo, esse dado significa que ele pode converter 20% da energia da luz solar em eletricidade, enquanto os 80% restantes são perdidos como calor ou refletidos de volta.
É importante dar preferência para painéis mais eficientes, que serão capazes de produzir mais eletricidade com a mesma quantidade de luz solar. Essa característica os torna mais atrativos para quem deseja maximizar a produção de energia em um espaço limitado, como telhados residenciais ou espaços comerciais.
Sendo assim, a eficiência dos painéis solares é um fator crítico a ser considerado durante o desenvolvimento de um projeto fotovoltaico, já que influencia diretamente o custo-benefício do investimento e a sustentabilidade ambiental da geração de energia.
Ao optar por painéis solares mais eficientes, os consumidores e as empresas podem reduzir o tempo de retorno do investimento e potencializar a economia em relação à conta de luz.
Uma boa notícia para o setor de energia solar é que a eficiência dos painéis solares tem melhorado significativamente ao longo dos anos, graças ao avanço da tecnologia e da pesquisa nessa área. Painéis solares comerciais modernos podem atingir eficiências superiores a 20%, e continuam sendo alvo de constante aprimoramento.
Há alguns fatores que podem determinar a eficiência de um módulo. Quer descobrir quais são? Confira no próximo tópico!
O que determina a eficiência dos painéis solares?
Vimos acima que a eficiência de um painel solar é a sua capacidade de conversão da luz em eletricidade. Mas, afinal, quais são as características que determinam essa eficiência? Veja a seguir!
Células fotovoltaicas
Cada módulo fotovoltaico é formado por dezenas de células solares, que é a unidade básica de funcionamento da tecnologia fotovoltaica. A célula é o componente responsável pelo processo que converte a luz em eletricidade, e é fabricada a partir de materiais semicondutores.
Há diferentes tipos de semicondutores, que possuem suas especificidades em relação à conversão elétrica, o que interfere na sua eficiência. Isso faz com que a eficiência de um painel esteja diretamente relacionada à de suas células, ou seja, do material que elas são produzidas.
O silício monocristalino é atualmente o material mais utilizado em painéis solares, porque é o que possui a maior eficiência dentre as tecnologias fotovoltaicas viáveis e disponíveis no mercado.
Ligamentos e modelagem
Outro aspecto importante, além do material utilizado, é o layout da célula, a configuração e o tamanho do painel. Sendo assim, também é preciso considerar a posição das células dentro do módulo e o acabamento dado a elas.
Vale lembrar que o cálculo da eficiência é feito com base na área total do dispositivo que recebe a radiação solar. Os módulos fotovoltaicos possuem áreas não ocupadas por células (chamadas de áreas “mortas”), como os espaços entre elas, as bordas e a moldura.
Isso também interfere na eficiência do painel, e explica porque a eficiência dele é sempre menor que a eficiência individual de cada uma de suas células.
Tempo de uso do painel solar
Com o decorrer dos anos de uso, os painéis solares vão perdendo sua eficiência. Ainda assim, a perda anual é muito pequena, e a maioria dos fabricantes oferecem garantias de que seus módulos irão permanecer com mais de 80% da eficiência original ao fim dos 25 anos de vida útil.
Esses são alguns dos principais fatores que determinam a eficiência de um painel solar. Continue a leitura para descobrir como calcular essa medida.
Como calcular a eficiência do painel?
A medição da eficiência de um painel solar é realizada seguindo as chamadas “condições de teste padrão” (Standard Test Conditions – STC), que são parâmetros padronizados para garantir a comparabilidade dos resultados entre diferentes fabricantes e modelos de painéis solares.
Essas condições têm como base uma temperatura da célula de 25°C, irradiância solar de 1000W/m² e massa de ar de 1,5. Isso representa um cenário idealizado que reflete a intensidade da luz solar, a temperatura e outros fatores relevantes para o desempenho do painel. Falaremos sobre esses fatores mais adiante, em outro momento.
Com base nessas condições padronizadas, a eficiência do painel solar pode ser calculada pela seguinte fórmula:
Eficiência = (potência / área x irradiância padrão por m2) x 100
Para fazer este cálculo, é necessário saber a altura e largura exatas da placa solar, assim como a sua potência. Vamos usar como exemplo as seguintes informações:
- Altura: 1,956 metro;
- Largura: 0,992 metro;
- Potência: 330 Watts.
Calculando a área do painel solar, chega-se ao seguinte resultado:
Área do painel solar = 1,956 x 0,992m = 1,940352 m²
E aplicando os dados na fórmula acima, o cálculo ficaria assim:
Eficiência = (330 / 1,940352 x 1000) x 100 ≅ 17%
Ou seja, usando as informações acima, chegamos ao resultado de que o painel solar em questão possui uma eficiência de 17% nas condições padrão de teste. Considerando a tabela universal de eficiência, esse resultado é considerado na média e, por isso, satisfatório.
Viu só como é simples obter a medida da eficiência de um painel solar? O cálculo utilizado para isso não é tão difícil quanto parece. Mas tão importante quanto saber fazer essa conta é ter compreensão sobre os fatores que podem interferir na eficiência do painel. Conforme prometido, confira a seguir quais são.
O que pode interferir na eficiência do painel?
As condições de teste padrão fornecem uma referência valiosa para comparar a eficiência dos painéis solares, mas na prática, as condições reais de operação desses equipamentos podem variar significativamente.
Fatores como a inclinação do painel, orientação em relação ao sol, sombreamento, temperatura ambiente e condições climáticas influenciam no desempenho real do sistema solar instalado.
Portanto, ao avaliar a eficiência de um painel solar, é essencial considerar tanto as condições de teste padrão quanto as condições reais em que o painel será utilizado. Vejamos alguns detalhes abaixo.
Inclinação do painel
A inclinação que os painéis são instalados é um dos principais pontos que podem influenciar na captação de luz. Essa inclinação deve ser cuidadosamente calculada, para que favoreça a incidência direta dos raios solares sobre a face dos módulos.
Os painéis têm um melhor aproveitamento quando os raios chegam até eles perpendicularmente, ou seja, atingindo sua superfície formando um ângulo de 90°. Em suma, é importante definir a inclinação seguindo a angulação da latitude local onde o sistema será instalado.
Orientação em relação ao sol
Como vimos acima, é determinante para a eficiência do sistema que os painéis sejam instalados de forma que sua exposição aos raios solares seja a melhor e maior possível durante as horas de luz.
Sendo assim, além da inclinação, o painel também deve ser posicionado de modo que sua face esteja voltada ao sol ao longo do seu deslocamento diário.
Como o Brasil está localizado no hemisfério sul, o sol para nós nasce no leste, sobe se inclinando ao norte e se põe no oeste. Considerando isso, a melhor direção para os painéis solares instalados em nosso país alcançarem sua eficiência máxima é com sua face voltada ao norte. Assim, há melhor aproveitamento da luz ao longo do dia todo.
Sombreamento
Como os painéis solares dependem de luz para gerar energia elétrica, é fácil entender como as sombras podem ser prejudiciais para seu desempenho. Além de comprometer a eficiência do sistema devido à diminuição de energia gerada, o sombreamento também pode danificar os painéis solares.
Dessa forma, estruturas ou objetos próximos ao local da instalação (como postes, árvores e prédios) devem ser considerados durante o desenvolvimento do projeto, para que se evite ao máximo a ocorrência de sombra sobre os módulos.
Temperatura
Grandes variações de temperatura também podem representar um problema para a eficiência dos painéis solares, já que afetam seu desempenho. Apesar desse aspecto ser considerado nas condições simuladas nos testes, ele nem sempre se replica na prática.
Como as células recebem a radiação solar, sofrem um aumento de temperatura. A temperatura de um painel solar é, em média, em torno de 20°C mais quente do que a temperatura ambiente.
Por conta disso, é preciso considerar o coeficiente de temperatura do painel solar, sobretudo em instalações realizadas em países tropicais como o Brasil. Esse coeficiente indica como será a operação do painel em regiões mais quentes.
Quanto menor esse dado, melhor, pois resulta em menor perda de potência devido à variação de temperatura. Por outro lado, um coeficiente de temperatura alto é um indicativo de que a placa solar é de baixa qualidade.
Hoje, as melhores fabricantes oferecem módulos de silício monocristalino com eficiência entre 0,3 e 0,4%. Coeficientes acima de 0,6% já configuram um sinal de alerta. No tópico a seguir, falaremos um pouco mais sobre as melhores opções de painéis do mercado.
Quais são os painéis solares mais eficientes?
Hoje em dia, é possível encontrar diferentes modelos de painéis solares disponíveis no mercado, que diferem entre si de acordo com o tipo de célula fotovoltaica utilizada. E, como vimos no início deste artigo, o material semicondutor utilizado na produção da célula interfere diretamente na eficiência dos módulos.
Além disso, há novas tecnologias surgindo o tempo todo na construção dos painéis, permitindo alcançar maiores índices de eficiência energética.
O setor de energia solar é muito dinâmico e está sempre trazendo inovações que ampliam as possibilidades dos projetos fotovoltaicos. Descubra a seguir as principais opções comercializadas atualmente.
Painéis solares de silício cristalino
O silício cristalino é considerado atualmente o melhor material para fabricação de painéis solares. Equipamentos com essa composição já existem há um bom tempo, e seguem sendo os mais procurados, já que apresentam os maiores níveis de eficiência.
Eles podem ser monocristalinos ou policristalinos, diferenciando-se entre si de acordo com o processo de fabricação de suas células. Os monocristalinos possuem maior índice de eficiência devido a maior pureza de suas células, enquanto que os policristalinos são um pouco menos eficientes.
Painéis solares PERC
Outra opção interessante no mercado de energia solar são os painéis solares do tipo PERC (sigla para Passivated Emitter and Rear Contact, ou Emissor Passivado e Contato Traseiro, na tradução livre).
Essa tecnologia é a mais utilizada pelos fabricantes para aumentar a eficiência dos painéis solares de silício cristalizado. Ela conta com uma camada de passivação muito fina na parte de trás das células, que permite a reflexão dos raios solares. Ao serem refletidos, os raios passam mais vezes pela célula, o que aumenta sua eficiência.
Painéis solares Half-Cell
A tecnologia Half-Cell é outra inovação interessante. Também chamada de split-cell, consiste no uso de células fotovoltaicas repartidas ao meio, o que aumenta sua eficiência e durabilidade.
Isso faz com que um módulo fotovoltaico tradicional, que antes era composto por 60 células inteiras, hoje possa ser fabricado com 120 half-cells, apresentando mais eficiência sem que seja necessário ocupar mais espaço.
Painéis solares bifaciais
Os painéis solares bifaciais se diferenciam dos convencionais por serem fabricados com células especiais e vidros nas partes frontal e traseira. Enquanto os módulos tradicionais captam a luz do sol apenas pela parte frontal, os bifaciais captam a luz de ambos os lados, o que aumenta consideravelmente sua eficiência.
Esse tipo de painel, no entanto, é geralmente utilizado em grandes usinas ou projetos com estruturas fixadas no solo. Isso fornece o espaço necessário para que a luz difusa alcance a parte traseira dos módulos. Já em instalações de geração distribuída, essa tecnologia não apresenta a mesma eficácia.
Painéis solares de filme fino
Outra opção muito encontrada no mercado atualmente são os painéis solares de filme fino ou película fina. Eles podem ser feitos de materiais variados, como silício amorfo, disseleneto de cobre índio e gálio e telureto de cádmio.
Como utilizam uma quantidade menor de matéria-prima em sua fabricação, costumam ter um custo mais acessível. Sua eficiência, no entanto, é bastante inferior quando comparada a dos módulos de silício cristalino, que segue sendo a melhor opção para projetos que priorizam esse aspecto.
Esperamos que esse conteúdo tenha sido útil para sanar todas as suas dúvidas sobre a eficiência de painéis solares.
Se você tem interesse em saber mais sobre os equipamentos feitos de silício, confira nossos artigos sobre suas diversas aplicações e a diferença entre os monocristalinos e policristalinos. Acompanhe nosso Instagram e fique por dentro de mais informações sobre o mercado de energia solar!
10 Motivos para ser um integrador Solfácil
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