Devido à crescente necessidade de prover energia sem prejudicar e sobrecarregar o meio ambiente, cada vez mais as sociedades buscam gerar eletricidade por meios alternativos. Dentre estes, a energia que mais segue se destacando é a energia solar.
Assim, nos últimos anos, as placas fotovoltaicas têm se tornado mais eficientes, sustentáveis e accessíveis – tanto para os setores industrial e do agronegócio, quanto residencial.
Considerando, então, que o sol pode proporcionar fornecimento infinito de energia, é comum pensar que basta instalar painéis solares em sua casa ou empresa e tudo estará resolvido.
Entretanto, é fundamental entender o que é eficiência das placas fotovoltaicas. Com isso, você será capaz de escolher qual tipo de módulo solar usar, a fim de obter o máximo de aproveitamento dessa matriz energética e, até mesmo, economizar no seu orçamento e projeto!
Acompanhe este artigo até o final para ter todas essas respostas!
O que é eficiência energética?
De modo simples, a eficiência energética de um painel solar é a porcentagem de energia da luz solar que o painel fotovoltaico converte em energia elétrica por m².
Assim, um painel com eficiência de 16% significa que 16% da energia solar que incide sobre o painel, por m², é convertido em energia elétrica.
No entanto, é necessário estar ciente de que esses valores são medidos pelo fornecedor em condições padronizadas em laboratório STC (Standard Testing Conditions), sendo elas:
- Temperatura da Célula = 25°C. Referente à temperatura da célula solar em si, não a temperatura do ambiente. Ou seja, o painel solar durante o teste deve estar em 25°C;
- Irradiação solar = 1000 Watts/m². Esse número refere-se à quantidade de energia que incide sobre uma determinada área em um determinado momento. O valor de 1000W/m² é uma média da quantidade de luz solar que incide na superfície terrestre;
- Massa de Ar = 1.5. Esse número é mais difícil de medir, uma vez que se refere à quantidade de luz que tem que passar pela atmosfera terrestre antes que possa bater na superfície da Terra. Tem a ver principalmente com o ângulo do sol em relação a um ponto de referência sobre a terra.
Além disso, a eficiência de um painel solar vem com uma garantia padrão, reconhecido mundialmente. Nesse sentido, as placas fotovoltaicas possuem uma expectativa de durabilidade de 25 anos, utilizando, pelo menos, 80% de seu desempenho original.
Por mais que seja determinado que a vida útil de um painel solar é de 25 a 30 anos, já foram identificados em alguns estudos que as placas podem durar 40 anos ou mais com uma eficiência um pouco menor - tempo suficiente para recuperar o investimento realizado sobre o seu sistema!
Quais fatores podem influenciar na eficiência?
Alguns dos fatores que podem influenciar a eficiência do seu sistema de energia solar são:
Incidência solar
O ângulo do sol tem um impacto direto no desempenho de um sistema fotovoltaico. Portanto, é necessário alocar os painéis solares onde receberão a maior quantidade de luz do sol.
No Brasil, por exemplo, os painéis solares estão mais bem posicionados ao serem direcionados ao norte da linha do equador.
Logo, é vital que a eficiência de geração de eletricidade do seu projeto de energia solar seja otimizada através da instalação correta.
Temperatura
Os painéis solares funcionam melhor em climas mais frios por causa das temperaturas de operação mais baixas.
Assim, especialmente em propriedades localizadas em regiões mais quentes do país, é imperativo que os módulos sejam construídos com materiais e tecnologia resistentes ao calor.
Sombras
O sombreamento surge quando o projeto deixa de levar em conta potenciais obstáculos ao bom funcionamento do sistema. Os casos mais comuns são estruturas próximas que podem fornecer sombra em determinados momentos do dia, bem como árvores próximas e outras plantas.
Dessa forma, o sombreamento impede que o sistema gere energia na eficiência prometida. Além disso, pode desgastar as células fotovoltaicas ao permitir que apenas uma parte da placa solar receba a luz do sol.
Mas fique tranquilo, é possível prever esse cenário através da análise de sombreamento em energia solar. Para isso, o local onde o sistema será alocado deve ser estudo minuciosamente antes de efetivada a instalação.
Manutenção
Um dos grandes benefícios da instalação de um sistema solar é o baixo custo de manutenção, que normalmente é de 0,5% do investimento.
Dessa maneira, mesmo que os regulamentos de segurança e as regras de manuseio de peças sejam seguidos, é altamente recomendável que os painéis solares sejam limpos e mantidos por pessoal treinado, a fim de prevenir qualquer tipo de problema.
Caso os módulos solares não sejam cuidados de maneira ideal, alguns sérios problemas podem ocorrer. Portanto, para evitar esses riscos, existem 3 tipos de manutenção que devem ser realizadas periodicamente:
- Manutenção preventiva: Uma limpeza regular para evitar futuros danos;
- Manutenção preditiva: Na qual verifica-se visualmente alguns danos como rachaduras, manchas, arranhões e outros aspectos que possam atrapalhar a passagem da luz solar;
- Manutenção corretiva: Caso após alguma limpeza o desempenho ainda for prejudicado, é necessária uma assistência técnica para fazer os reparos.
Como calcular a eficiência de um painel solar?
A realização do cálculo de eficiência requer dados como largura e altura da placa solar e sua potência. Por exemplo: temos um painel solar de 330W medindo 2m de altura x 1m de largura. O passo a passo é:
- Calcular a área do painel, sendo: 2m x 1m = 2m²;
- Dividir a potência do painel pela sua área = 330W / 2m² = 165 W/m²;
- Dividir 165 W/m² por 10 e chegar ao resultado da eficiência em porcentagem = 165 / 10 = 16,5%
Com todos os cálculos realizados, percebe-se que temos um painel solar apresentando uma eficiência de 16,5% nas condições padrão de teste.
Para se ter uma noção do que são os 16,5%, foi feita uma tabela de variação de eficiência em ordem decrescente, baseada nos painéis fabricados com silício cristalino - os preferidos atualmente, representando cerca de 80% do mercado.
Atente-se para o fato de que quanto mais eficiente o painel, maior o seu preço, além de ser mais difícil de o encontrar no mercado.
Por isso, ter um bom conhecimento sobre a eficiência e o preço pode ajudá-lo a reduzir o seu investimento em uma usina solar, pois, quanto maior a eficiência, menor o m² utilizado para gerar energia.
Outro conhecimento importante para se realizar bom projeto de usina solar é o do coeficiente térmico. Confira a seguir como analisá-lo.
Como detectar o coeficiente de temperatura ideal?
A principal matéria-prima utilizada na fabricação dos painéis solares é um semicondutor. Materiais semicondutores, por sua vez, perdem eficiência com o calor.
Portanto, todo painel testado a 25ºC, como já especificado acima nas variáveis STC, não reflete as condições que os painéis solares em nosso país realmente operam na prática. Por isso, para dimensionar de forma mais precisa o seu sistema, sempre fique atento e procure considerar as perdas calculadas através dos coeficientes de temperatura.
Essa informação é encontrada na folha técnica do painel solar. Assim, se o fabricante não informar quais são os coeficientes de temperatura, o melhor a fazer é não adquirir o produto. Isso porque essas variáveis são extremamente importantes para mediar a eficiência e geração das placas fotovoltaicas.
Na prática, um painel solar instalado sobre telhados no Brasil fica, em média, 20°C acima da temperatura ambiente do local. Ou seja, em um dia em que temperatura estiver em 25°C, a placa solar estará aproximadamente a 45°C.
Dessa forma, como os painéis nos laboratórios ficam na condição de 25ºC, eles estão 20°C abaixo das condições reais de operação no nosso país. Por esse motivo, já encontraremos uma certa perda de eficiência.
Como utilizar o coeficiente de temperatura de forma correta?
Todos os módulos fotovoltaicos perdem eficiência quando aquecem e o coeficiente de temperatura nos dirá quanto de energia ele deixara de gerar a cada °C acima das condições padronizadas do STC, ou seja, acima de 25°C.
Tomemos como exemplo a placa de 330W policristalino, no qual o fabricante especifica na ficha técnica que o painel perderá 0,37% de sua potência máxima a cada °C acima das condições STC.
Assim, se utilizarmos como exemplo o cenário especificado acima - em que o painel solar instalado sob o telhado a uma temperatura ambiente de 25°C ficaria em média 45°C - a placa solar perderia 7,4% da sua potência máxima.
Tipos de painéis solares mais eficientes
Disponíveis no mercado, existem diversos modelos de painéis solares, que diferem de acordo com o tipo de célula fotovoltaica utilizada - sendo umas são mais eficientes que outras na conversão da luz em energia.
Além disso, também existem novas tecnologias empregadas na construção dos painéis que permitem alcançar maiores índices de eficiência energética.
Confira abaixo, alguns tipos de painéis solares:
Painéis solares de silício cristalino
São os mais antigos e, ainda, os mais utilizados no mercado por apresentarem a maior eficiência.
Podendo eles serem monocristalinos (mono-Si) ou policristalinos (p-Si), os painéis mono-Si apresentam índice de eficiência mais alto devido a maior pureza de suas células, contudo são mais caros.
Painéis solares PERC
A tecnologia de células PERC (do inglês, Passivated Emitter and Rear Contact ou Emissor Passivado e Contato Traseiro, na tradução livre) é a mais utilizada pelos fabricantes para aumentar a eficiência dos painéis solares de silício cristalizado.
Painéis solares Hall-Cell
Os painéis solares com tecnologia Half-cell ou split-cell têm a sua eficiência e durabilidade aumentadas utilizando células fotovoltaicas de silício repartidas ao meio. Dessa forma, um módulo tradicional que, antes, continham 60 células inteiras, hoje é fabricado com 120 half-cells, garantindo mais eficiência com o mesmo m².
Painéis solares bifaciais
Os módulos solares tradicionais captam a luz do sol apenas pela sua parte frontal, já os painéis solares bifaciais possuem células especiais e vidros na parte frontal e traseira que lhe permitem captar a luz de ambos os lados, aumentando a sua eficiência.
Contudo, essas placas diferenciadas são utilizadas em locais maiores como usinas e projetos com estrutura de solo que permitem a entrada de luz difusa na parte traseira.
Painéis solares de filme fino
Os painéis solares de filme fino ou película fina (Thin Film) utilizam menos matéria prima para a sua fabricação e, por isso, têm custos mais baratos. Contudo, sua eficiência é muito inferior aos módulos de silício cristalino.
Os painéis de filme fino podem ser de diferentes materiais como: Silício amorfo (a-Si); Disseleneto de Cobre Índio e Gálio (CIGS); e Telureto de Cádmio (CdTe).
Comparação entre as eficiências de diferentes tipos de painéis
A tabela abaixo foi montada para você entender a variação de eficiência dos painéis solares de silício cristalino – os mais utilizados no mundo e que representam 100% dos modelos importados/fabricados no Brasil. Ou seja, muito provavelmente o painel solar que você vai instalar no seu telhado será de silício cristalino.
Por sua vez, os painéis solares de filme fino apresentam índices de eficiências menores que as dos módulos de silício cristalizado, variando conforme o material utilizado.
Garanta a eficiência de sua usina solar
Para garantir que suas placas solares tenham o melhor desempenho possível, você deve apostar em uma empresa de confiança, que irá forncer produtos confiáveis e de qualidade.
Com um bom projeto e equipamentos eficientes, será possível garaantir a geração da sua própria energia fotovoltaica e os benefícios a longo prazo que ela oferece.
Para calcular o custo da instalação de uma usina fotovoltaica na sua casa ou empreendimento, é importante que sejam feitos os levantamentos necessários a fim de obter o orçamento ideal para o seu caso.
Se esse for o interesse, nós da Solarchio – maior empresa e soluções em energia solar do estado da Bahia – preparamos a ferramenta perfeita para te ajudar!
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