Um sistema de geração de energia solar é composto por alguns componentes básicos. Entre estes, a placa solar fotovoltaica, um dos principais itens do sistema.

Você já deve ter ouvido mais de um nome para “placa” fotovoltaica. Algumas referências falam módulo e outras painel. Então, qual a diferença na nomenclatura? Na verdade placa e módulo se referem a mesma coisa. O termo “placa” é mais coloquial, enquanto “módulo” é usado mais por profissionais da área. Já a nomenclatura painel é mais usada para referir-se a um conjunto de módulos ou placas.  Vamos seguir neste post com o termo usado por profissionais da área: módulo.

Diversas tecnologias são utilizadas na fabricação de um módulo solar fotovoltaico. Sua composição pode alterar conforme algumas características especificas, como no caso de ele ser bifacial, painel vidro-vidro, entre outros.   

Vale ressaltar que estamos falando do módulo solar fotovoltaico, diferente da placa solar usada para aquecimento de água.  Mas como assim? Esta questão ainda gera dúvidas e algumas confusões. A placa solar usada para aquecimento de água é diferente do módulo solar usada para geração de energia elétrica. A placa para aquecimento precisa de calor para aquecer a água, já o sistema de módulos solares fotovoltaicos é “alimentado” por radiação solar.  Ou seja, mesmo em dias nublados ou com chuva é possível gerar energia.

Neste post vamos falar sobre Módulos Solares Fotovoltaicos.

Independente de sua finalidade, fabricar um módulo solar fotovoltaico exige diversas etapas e processos delicados. Um módulo é constituído de alguns insumos, em geral são eles: moldura de alumínio, vidro especial, encapsulante – EVA, células fotovoltaicas, backsheet e a caixa de junção, conforme imagem 1.

Vamos resumir neste post a função de cada um destes insumos e características sintetizadas do seu processo de fabricação das placas solares.

Célula fotovoltaica

A célula fotovoltaica é responsável pela geração de energia. Ela é composta de materiais semicondutores, como o Silício. Quando a luz solar (fótons) colide na placa acontece uma reação físico-química no material semicondutor: as partículas de elétron do material se deslocam gerando corrente elétrica.  São materiais extremamente delicados e possuem menos de 2mm de espessura.

Material encapsulante – EVA

A película encapsulante de um módulo solar é o primeiro item adicionado ao processo afim de proteger a célula fotovoltaica contra temperaturas extremas e umidade. Fabricado especificamente para o processo de produção do módulo, o material é composto por um selante de cura rápida.  O EVA (Etileno Acetado de Vinila) é o material mais comum usado como encapsulante.

Vidro temperado especial

O vidro é o responsável por dar resistência mecânica a placa. É ele que protege o módulo contra chuva de granizo por exemplo. É temperado e sua espessura varia de 2 mm a 4 mm. Ele é diferente do vidro comum pois possui baixo teor de ferro e é projetado para “deixar passar” o máximo de luz possível e refletir o menos possível.

Backsheet

A tradução literal de backsheet do inglês é “parte de trás”. Sua função é agir como isolante térmico e proteger a célula solar. É feito de uma material plástico geralmente na cor branca. No caso de módulos solares chamados vidro-vidro, esta camada é substituída por uma camada de vidro especial.

Moldura de alumínio

Além de trazer robustez ao módulo, a moldura, geralmente feita em alumínio, é responsável por garantir uma montagem prática e segura. Ela evita que o módulo “torsa” danificando as células.

Caixa de junção

A caixa de junção é responsável por levar as conexões elétricas das células fotovoltaicas para o exterior. Ela fica na parte de trás do módulo e também já vem preparada com cabos e conector para fazer a interligação entre painéis.

Entre os insumos o de maior custo para o processo de fabricação de um módulo solar é a célula solar fotovoltaica. Ela representa mais da metade do custo de fabricação. Na sequência temos o vidro com maior parcela no custo, representando 10%. Na imagem 2 você confere as porcentagens relativas ao custo de fabricação do módulo para cada insumo.

Resumo do processo de fabricação

Um módulo solar fotovoltaico deve resistir por décadas! A garantia de eficiência dos fabricantes fica em torna de 25 anos. Após 25 anos o módulo deve ainda ter eficiência mínima de 80%. Para garantir essa eficiência o processo de fabricação deve ser bem controlado e com a melhor tecnologia.

Vamos ao passo a passo da fabricação?

Com os insumos em mãos o processo começa com a limpeza do vidro. Deve ser minuciosa para garantir que não fique bolhas no processo e o EVA descole do vidro. Numa segunda etapa é feita a interligação das células fotovoltaicas, a parte mais delicada de todo o processo. Elas são conectadas através de fios condutores de cobre ou alumínio.

Com o vidro extremamente limpo e a células interligadas, uma máquina posiciona as células sobre o vidro e o EVA. Este processo também é extremamente delicado, pois as células não podem sofrer danos no seu deslocamento e posicionamento.

Até aqui então foi montado a parte da frente do módulo: vidro, EVA e células. O próximo passo é soldar as células e criar a ligação elétrica entre elas. Este processo pode ser manual ou automatizado. Logo depois, a folha de EVA da parte de trás é posicionada e em seguida o backsheet.

Por fim os insumos estão prontos para a laminação, que vai dar a proteção ao módulo. É nesta etapa também que o EVA derrete e se funde ao módulo. A última etapa é fazer o corte das rebarbas, adicionar a caixa de junção e as molduras em alumínio.

Na imagem 3 temos o resumo do processo de fabricação de um módulo solar fotovoltaico.

Gostou de conhecer um pouco sobre os insumos e o processo de fabricação de uma placa solar fotovoltaica? Deixe seu comentário contando o que achou do nosso post.

Você sabia que é possível economizar mais de 90% na conta de energia com um sistema de energia solar fotovoltaico?

Fontes:
Jink Solar
PV Magazine
Portal Solar
Super Interessante

Podemos resumir a composição de um sistema fotovoltaico em três grandes itens: módulos fotovoltaicos, inversor fotovoltaico e estrutura de fixação. Como o inversor e os módulos são os grandes responsáveis por transformar e gerar a energia do sistema, as estruturas de fixação acabam sendo pouco comentadas.

O que precisamos lembrar é que as estruturas de fixação têm o papel importante de garantir a longevidade, vida útil e segurança do sistema solar fotovoltaico.

A função das estruturas de fixação, como o próprio nome diz, é garantir a união entre os módulos fotovoltaicos e o local de sua instalação (telhado ou solo). A estrutura também deve garantir o correto posicionamento e inclinação dos módulos fotovoltaicos conforme previsto e dimensionado em projeto.

Um projetista especialista deve fazer o dimensionamento correto de cada estrutura, garantindo que ela assegure o sistema mesmo contra fortes intempéries.

Composição da estrutura de fixação e tipos de suporte para sistema fotovoltaico

Geralmente as estruturas de fixação são feitas de alumínio ou aço inoxidável. Nunca utilize estruturas com baixa proteção como aço carbono. Na Ecoa Energias Renováveis trabalhamos apenas com estruturas em alumínio.

Podemos separar os tipos de suporte de sistema em três:

1. perfis: estruturas principais;
2. suportes de fixação: função de unir os perfis ao telhado;
3. ganchos intermediários ou finais: função de unir os módulos ao perfil.

Cada tipo de estrutura varia conforme especificidades de cada projeto, que variam principalmente conforme local e material onde ocorrerá a instalação.

Montagem em telhado

Na Geração Distribuída um dos tipos mais utilizados de instalação é sistemas fotovoltaicos em telhado, também conhecido como instalações rooftop.

Nesse tipo de instalação a estrutura de fixação irá variar conforme tipo de telha em que o sistema será instalado.

Telha de barro

Nas telhas de barro (como as cerâmicas) existem dois principais modelos utilizados:

1. Modelo gancho: é fixado no caibro e passa por entre as telhas. um perfil é então fixado ao gancho e os módulos fotovoltaicos são fixados no perfil.

2. Modelo com Parafuso Prisioneiro: o parafuso é colocado na onda superior da telha e passa até atingir o caibro onde é fixado.

O modelo gancho tem a vantagem de não precisar furar as telhas. Porém, nos anos de experiência da Ecoa Energias Renováveis, percebemos que os chamados de pós-obra para vazamentos em telhados eram maiores para este modelo de fixação. Hoje usamos o sistema com parafuso prisioneiro e vedamos ao redor do parafuso com poliuretano, o que evita infiltrações.

Telha fibrocimento

O modelo de fixação utilizado em telha fibrocimento geralmente é modelo com parafuso prisioneiro. Podemos dizer que este modelo de fixação pode ser usado para uma grande quantidade de modelos de telhas, desde que seja garantido a estanqueidade.

Coberturas metálicas

Essas coberturas podem possuir diversos modelos de telhas metálicas e por isso uma série de opções diferentes e adaptadas de estruturas de fixação. Destacamos dois principais modelos:

1. Supercola: é utilizada apenas em telhas metálicas. Basicamente a interface da estrutura de fixação é literalmente colada direto sobre as telhas. A cola deve ser específica para esta fixação.
2. Estrutura convencional: é aquela onde usaremos as estruturas de ganchos e terminais fixados em perfis. O modelo varia conforme tipo de telha. Abaixo mostramos um modelo para telhas metálicas onduladas ou trapezoidais:

A Ecoa Energias renováveis não utiliza o sistema com Supercola. Vemos que existem muitas variáveis passíveis de erro deste modelo para garantir a correta fixação do sistema como: superfície extremamente limpa e seca.

Montagem em laje

Quando a estrutura tiver que ser fixada diretamente em laje, o mais indicado é trabalhar com estrutura dos perfis em forma de triangulo. Para a fixação na laje dois modelos podem ser considerados:

1. Estrutura parafusada ou concreta na laje: quando o sistema fotovoltaico é projetado junto com a edificação que irá recebe-lo, o ideal é fazer a concretagem da espera do suporte de fixação junto a concretagem da laje.
2. Lastros de concreto: a estrutura é fixada em lastros de concreto, que garante a fixação da estrutura com o seu peso próprio.

Montagem em solo

Geralmente sistemas fotovoltaicos fixados em estrutura de solo são de maior porte. Na Geração Centralizada este é o principal tipo de estrutura de fixação utilizado. Também vemos forte utilização na Mini Geração Distribuída.

As estruturas em solo podem ser fixadas com lastros de concreto (semelhante a instalação mostrada em laje), mas a maior parte dos projetos a estrutura é fixada em bases de concreto ou estacas. 

Em estruturas de solo é possível fazer a instalação de um dispositivo chamado tracker. Esse equipamento faz com que os módulos fotovoltaicos mudem de orientação ao longo do dia, seguindo o movimento do sol. Para saber mais sobre tracker acesso no post clicando aqui.

Estacionamento com cobertura de módulos fotovoltaicos

Uma alternativa bastante utilizada é usar a área de estacionamento descoberto para instalar os módulos do sistema fotovoltaico. Este modelo de fixação pode tornar o sistema mais custoso como um todo. Mas, lembre-se que você estará garantindo também cobertura para os carros. Então, ambas as funções e soluções que o sistema trará devem ser colocadas na “balança”.

Outras aplicações

Um exemplo de fixação que difere das mais usuais são os casos de usinas flutuantes, sistemas fotovoltaicos em fachadas de edifícios, sistemas utilizados como brises de fachadas e entre outros.

Vale ressaltar que quanto mais complexa a utilização, mais critérios devem ser avaliados em projeto.

Conclusão

Mostramos neste post os principais modelos de estrutura de fixação para sistema solares fotovoltaicos. Podem existir uma série de diferentes soluções conforme especificidades de cada projeto.

Para os consumidores, é importante garantir a qualidade do material e do fornecedor. Vale questionar ao fornecedor se o produto é especificado para atender ao mercado brasileiro e se o sistema suporta ventos de até 120km/h.

Devido à importância das estruturas de fixação quanto a segurança e integridade do sistema, é necessário projetar sua estrutura com profissionais especialistas. Não fabrique sozinho sua estrutura ou compre de locais que não são especializados em sistemas solares fotovoltaicos. Sua estrutura deve resistir a forças estáticas, mecânica, a corrosão e entre outros. São muitos fatores a serem calculados e levados em consideração.

Se precisar instalar um sistema solar fotovoltaico conte com a Ecoa Energias Renováveis. Converse com nossos especialistas clicando AQUI.

A publicação da Ecoa na revista Exame de Junho/22 traz um artigo sobre Usinas Solares Fotovoltaicas. A revista traz como destaque empresas que se destacaram em ESG (Environmental, Social and Governance) e a Ecoa Energias abordou o assunto com um conteúdo exclusivo sobre como é elaborado um projeto de Usina Solar Fotovoltaica. Confira abaixo o conteúdo na íntegra.

Seja sócio de uma Usina Solar Fotovoltaica

Grande parte dos brasileiros já sonhou com a independência financeira ou então com a possibilidade de ter seu próprio negócio. Em 2021, o número de novos empreendimentos no Brasil chegou à marca de 4 milhões, segundo dados do Sebrae. O que dizer então da possibilidade de ter seu próprio negócio, com boa remuneração financeira e ainda estar alinhado aos mais altos preceitos ESG (Environmental, Social and Governance) como a Geração de Energia Solar Fotovoltaica?

Para entender melhor como funciona essa operação societária, temos que voltar um pouco no tempo e compreender o funcionamento da geração de energia própria no Brasil. Com o advento das normativas da ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica – que permitiram a geração de energia renovável a partir de 2012, o mercado abriu as portas para a Geração Distribuída. Nesse cenário, qualquer pessoa física ou jurídica pode gerar sua própria energia, seja no ponto de consumo ou em outro local, e essa segunda opção é chamada de auto consumo remoto.

Iniciou-se então a possibilidade de unir: 1) Interessados em reduzir custos com energia; 2) Investidores dispostos a diversificar o seu capital; e 3) Empresas especializadas na construção de Usinas Solares Fotovoltaicas (UFVs). Essa movimentação que parece ser complexa nada mais é do que a criação de um modelo de negócio onde uma UFV fornecerá energia para determinados consumidores, chamados de beneficiários.

Voltando a pergunta inicial, o modelo de negócio proposto acima é estruturado com a criação de uma Sociedade de Propósito Específico (SPE) que será dona do ativo da UFV. Essa SPE celebra um contrato de longo prazo com o beneficiário, que então passa a consumir energia além da fornecida pela concessionária, mas também dos créditos de energia gerados pela UFV criada. Pela utilização de uma energia limpa, renovável e mais barata, o beneficiário remunera o investidor de forma perene e segura.

É aí que entra a participação societária, pois o investidor adquire quotas sociais da SPE, sendo assim, dono de um empreendimento. Em linhas gerais, é como se o investidor comprasse um imóvel na planta, com tempo de construção de aproximadamente 6 meses e com inquilino pagando aluguel em contrato já celebrado de longo prazo!
A parte complexa dessa operação é construir uma UFV, manter a operação saudável e estruturar toda a criação da SPE, unindo beneficiários e investidores. Mas essa modelagem já é comum no mercado brasileiro e podemos perceber inclusive em SC, com um dos maiores projetos privados em solo operando perfeitamente no Estado, a UFV Encantada, localizada no Município de São Lourenço do Oeste, com 1,4 MWp de potência instalada.

Nessa UFV a geração de energia abastece aproximadamente 100 unidades consumidoras de um grupo varejista com lojas localizadas na mesma área de concessão da Celesc. A geração de energia proveniente da UFV equivale a retirar da atmosfera 220 toneladas de CO2 e a plantar mais de 20.000 árvores.

Projetos como esse, conhecidos como “energia por assinatura”, desenvolvidos também pela ECOA Energias Renováveis S/A estão ganhando notoriedade nos últimos anos. A empresa, com sede em Joinville/SC conta com um portfólio de projetos superior a 50 MWp em desenvolvimento no Brasil, na modalidade de auto consumo remoto e de geração compartilhada. Fundada em 2014, a ECOA está captando 215 milhões de reais para a construção desse portfólio nos próximos anos.

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Quem acompanha nossos conteúdos sabe que a energia solar está em alta no Brasil. Nos últimos anos, incentivos para energia solar vêm ampliando o uso dos painéis solares em residências e empresas. Eles são um sinal de que, além de ser o futuro, a energia solar também é um investimento atraente.

De acordo com a Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (ABSOLAR), o Brasil acaba de atingir a marca histórica de 500 megawatts (MW) de potência instalada em sistemas de microgeração e minigeração distribuída solar/fotovoltaica em residências, comércios, indústrias, agricultura e órgãos públicos.

Os incentivos têm um grande papel nesse quadro, porque tornaram o investimento em energia solar realmente viável.

Financiamento

Um dos impulsos para o crescimento do setor é a possibilidade de financiamento dos sistemas de microgeração e minigeração distribuída solar/fotovoltaica. Diferentes instituições bancárias oferecem linhas com juros atrativos.

Outros incentivos que podemos citar é a isenção do Imposto sobre Produtos Industrializados (IPI) para os painéis solares (PLS 167/2013), uma realidade desde 2013 que tornou mais viável a compra desses produtos. Atualmente, tramita no Congresso uma nova versão do projeto de lei que visa a isenção de IPI também para produtos como cabos, conectores, estruturas de suporte, entre outros elementos.

Desde 2014, diversos estados brasileiros também oferecem a isenção do ICMS. Os convênios 10 e 16 do Conselho Nacional de Política Fazendária (CONFAZ) isentam do imposto ICMS uma série produtos relacionados à geração de energia solar – geradores, placas, etc – e também a cobrança sobre a energia injetada na rede. Até o momento, Santa Catarina apenas aderiu ao convênio do CONFAZ, através da Secretaria da Fazenda, falta ainda a ALESC elaborar projeto de lei concedendo esse benefício aos cidadãos catarinenses.

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