O sistema solar fotovoltaico é composto por equipamentos que, juntos, geram energia elétrica por meio da radiação solar. Para que o projeto funcione e apresente o desempenho esperado, é preciso que cada componente cumpra seu papel.
É comum que os itens responsáveis pela geração e funcionamento da energia solar sejam comercializados juntos em um kit de energia solar fotovoltaica, já que são componentes complementares do sistema.
Em geral, um sistema fotovoltaico pode ser composto por três blocos: bloco gerador, bloco de condicionamento de potência e bloco de armazenamento (no caso dos sistemas fotovoltaicos off-grid). Confira a seguir quais os componentes que formam cada um desses blocos.
Bloco gerador
Esse bloco é composto basicamente pelos painéis solares e estruturas de suporte e cabeamento.
Os painéis (ou placas) são os componentes mais importantes de um kit de energia solar. Seu trabalho é captar os raios solares e transformá-los em eletricidade. Em um sistema, as placas solares são geralmente conectadas em série ou em paralelo, formando um arranjo fotovoltaico.
A quantidade e o posicionamento das placas são aspectos definidos no processo de dimensionamento do sistema, quando é avaliada a quantidade necessária de energia solar a ser gerada.
No Brasil, as placas solares tendem a apresentar melhor desempenho quando voltadas para o Norte Geográfico. É possível que uma instalação direcionada ao Leste ou Oeste tenha uma produção equivalente à da face Norte, mas para isso é preciso que seja realizado um estudo detalhado, garantindo sua melhor performance. Para saber se o telhado da sua edificação está para o norte ou para o sul, clique aqui.
Os painéis precisam ser fixados às estruturas de suporte, que são compostas por trilhos e outros equipamentos necessários para fixar as placas solares no telhado dos imóveis ou sobre o solo, servindo de suporte e apoio aos módulos fotovoltaicos.
O suporte fica preso às estruturas de sustentação do telhado ou diretamente nas telhas (no caso de edificações com cobertura feita por “telhas sanduíche”, por exemplo). O telhado da edificação deverá ser considerado, pois há suportes específicos para cada tipo de telha.
Além de oferecer sustentação para o peso das placas solares, as estruturas de suporte devem oferecer a resistência ideal mediante a força dos ventos, e também evitar infiltrações na cobertura.
O cabeamento também faz parte do bloco de geração de energia. Inclui cabos e conectores que são usados para realizar a ligação elétrica entre os componentes do kit. Os tipos de cabos escolhidos vão depender dos módulos solares que vão compor o sistema fotovoltaico e da distância entre os componentes.
Existem modelos de cabos específicos, sendo que os mais utilizados em sistemas fotovoltaicos são os de módulo ou fileira. Esse tipo de cabo protege contra falhas e curto-circuitos, e por isso são os mais indicados.
Prossiga para o tópico a seguir para conferir quais os itens que compõem o próximo bloco.
Bloco de condicionamento de potência
Esse bloco é formado por dois itens principais: os inversores e os controladores de carga.
O inversor solar é uma peça-chave do sistema, pois é instalado entre o sistema gerador e o ponto de fornecimento à rede. Sendo assim, é o responsável pela sincronia com a rede elétrica no caso de sistemas do tipo on-grid ou conectados.
A eletricidade gerada pelas placas solares passa pelo inversor, que trabalha recebendo a energia gerada como corrente contínua (12 V) e realizando sua conversão para corrente alternada (110 ou 220 V), própria para o uso de aparelhos eletrodomésticos e para o fornecimento de iluminação.
Há dois tipos básicos de sistemas fotovoltaicos: sistemas isolados (off-grid) e sistemas conectados à rede (também conhecidos como grid-tie ou on-grid). Existem também os sistemas híbridos, que combinam esses dois modelos. É preciso considerar qual o tipo de sistema para escolher o modelo do inversor.
Esse dispositivo pode ser instalado em um gabinete, quadro elétrico ou em uma parede, dependendo do local e grau de proteção. Se tratando de um sistema on-grid, o inversor recebe os cabos das placas solares, e no caso dos sistemas off-grid, os cabos das baterias. A partir disso, fornecem energia diretamente aos equipamentos elétricos.
Os sistemas off-grid dependem da instalação de um banco de baterias para armazenar a eletricidade que será usada nos períodos nos quais não há geração de energia solar. Veremos mais a seguir a respeito do bloco de armazenamento, composto por essas baterias.
Por enquanto, basta saber que, junto às baterias, é preciso conectar um controlador de carga, que funciona como um tipo de válvula e também faz parte do bloco de condicionamento de potência.
A função do controlador de carga, como seu próprio nome já sugere, é evitar sobrecargas ou descargas exageradas na bateria. Sendo assim, é o componente responsável pela proteção do banco de baterias.
Funciona por meio de medições de tensão, controlando a intensidade da corrente que flui para ela. Dessa forma, o controlador reduz a intensidade da corrente conforme a bateria se aproxima de sua carga máxima.
Além de permitir a carga completa da bateria, o controlador de carga também impede seu descarregamento a níveis não seguros. Esse dispositivo tem, portanto, um papel fundamental para sua vida útil e desempenho. Além disso, também contribui otimizando o aproveitamento da energia.
Por fim, veja a seguir sobre o bloco composto pelas baterias.
Bloco de armazenamento
Esse bloco existe apenas nos sistemas isolados. Formado pelas baterias, armazena a energia elétrica para que o sistema possa ser usado quando não há sol (como durante a noite ou em dias nublados) ou em casos de queda de energia, exercendo a função de backup.
A bateria nunca deve ser conectada diretamente às placas solares, pois esse tipo de configuração apresenta risco de sobrecarga, podendo até mesmo queimar a bateria e causar explosões.
O ideal é que exista um controlador de carga instalado (conforme mencionado no item anterior), ligado com cabos até as placas solares, e com outros cabos até o banco de baterias.
A conexão entre o controlador e a bateria deve ser feita com ligações entre os terminais positivo e negativo de ambos os equipamentos.
A bateria, por sua vez, precisa estar conectada ao inversor, que fará a conversão da energia produzida pelo sistema de corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA), e estará ligado aos equipamentos ou à residência que recebem a energia.
Apesar de parecer uma instalação complexa, o sistema solar fotovoltaico é, na verdade, muito simples de ser implementado, desde que o procedimento seja realizado por uma equipe capacitada. A energia solar é uma alternativa econômica, prática e segura para obtenção de energia limpa.
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