Para produzir energia a partir do sol, um sistema possui alguns componentes básicos. São eles:
– Painéis solares;
– Inversores fotovoltaico;
– Estrutura metálica de fixação das placas;
– Materiais elétricos, como cabos e disjuntores;
– Relógio bidirecional;
– Monitoramento via internet.
A ECOA Energias Renováveis vai te explicar qual é a função de cada um desses itens no
processo de geração de energia solar.

Os componentes de um sistema solar

Painéis solares

Um dos principais elementos que permitem a geração de energia solar são os painéis solares.
Eles são encontrados principalmente nos telhados das casas. Sua cor pode variar do azul ao
azul escuro, quase preto, devido ao material que é composto, como o Silício.

Inversores fotovoltaico

Os inversores são responsáveis por tornar compatível a energia elétrica produzida no interior
das placas solares com aquela usada na rede elétrica da sua concessionária local.
A função do inversor é transformar de contínua para alternada a corrente elétrica.
A expressão “on grid” quer dizer que o seu sistema solar estará conectado com a rede local. É
por isso que o sistema ECOA não precisa de baterias para armazenar a energia produzida, algo
que encarecia muito o sistema solar fotovoltaico.

Materiais elétricos

O sistema solar fotovoltaico possui elementos que ajudam a proteger e conservar o sistema,
garantindo maior segurança para seus equipamentos. Entre outros materiais, estão os cabos
que podem variar a bitola utilizada conforme o projeto, disjuntores de proteção das correntes
contínuas e alternadas, bem como conectores das placas.

Estruturas metálicas

As estruturas metálicas de sustentação das placas são feitas de alumínio, um material
extremamente resistente ao tempo, podendo ser utilizadas inclusive em locais com forte
presença de maresia ou oxidação. O mecanismo que fixa as estruturas na área onde serão
instaladas as placas é de aço inox 304, mantendo assim o padrão e a qualidade na vida útil dos
equipamentos.

Relógio bidirecional

O relógio de energia que temos em nossa casa mede apenas a quantidade de energia
consumida pela residência. Por isso, é necessário utilizar um relógio bidirecional, capaz de
medir não só a quantidade de energia consumida, mas também a exportada pelo sistema.

Monitoramento via internet

Um sistema solar ECOA permite que você confira em tempo real e de qualquer lugar a
quantidade de energia solar gerada e a situação do sistema. Tudo na palma da sua mão e
acessível em poucos cliques.

Conte com a ECOA e tenha seu sistema de Energia Solar!

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estudo sem compromisso do potencial de geração de energia solar fotovoltaica da sua casa.
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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

Investimentos em energias renováveis podem atingir US$ 2 trilhões/ano em 2030, diz IEA – Conteúdo publicado pela Megawhat.

A invasão da Rússia na Ucrânia pode significar um ponto de inflexão para a transição energética, desencadeando medidas que devem impulsionar os investimentos globais em fontes renováveis para um patamar superior a US$ 2 trilhões por ano até 2030. A conclusão é da nova edição do “World Energy Outlook”, publicação lançada dia 27 de outubro, pela Agência Internacional de Energia (IEA, na sigla em inglês), que faz um panorama da situação energética global atual.

De acordo com o relatório, a crise energética decorrente dos conflitos no leste europeu ocasionou distúrbios nos mercados de gás natural, carvão e eletricidade, além de estresse nos mercados de óleo e gás ao redor do mundo. Com a atual vulnerabilidade do setor de energia mundial, a IEA ressalta a necessidade de um sistema energético mais sustentável e resiliente.

A análise mostra que na maioria das regiões afetadas pela crise, onde havia maiores parcelas de fontes renováveis, os preços de energia eram mais baixos, o que auxiliou a minimizar os impactos das altas nos preços, ainda que não de forma suficiente. Com isso, diversos países estão tomando medidas de longo prazo para o setor, desenvolvendo políticas de diversificação no abastecimento de óleo e gás e de aceleração da transição energética, como os Estados Unidos com o ato de redução de inflação e o programa REPowerEU, da União Europeia.

Segundo projeções da agência, essas novas medidas devem impulsionar o investimento global em renováveis para o patamar de US$ 2 trilhões por ano até 2030, o que representa um aumento de mais de 50% na comparação com o momento atual.

“Os mercados e as políticas de energia mudaram como resultado da invasão da Rússia à Ucrânia, não apenas momentaneamente, mas pelas próximas décadas”, afirmou Fatih Birol, diretor-executivo da IEA. “Mesmo com as políticas atuais, o setor de energia global está mudando diante dos nossos olhos. As respostas governamentais ao redor do mundo prometem fazer deste um momento histórico de transição para um sistema energético mais limpo, acessível e seguro”.

Projeção do cenário

No cenário projetado pela agência, a demanda global por combustíveis fósseis apresenta um pico ou um limite, com o uso de carvão diminuindo pelos próximos anos e a venda de veículos elétricos aumentando e, consequentemente, diminuindo a demanda por gasolina até meados de 2030. De acordo com a projeção da IEA, isso significa que a demanda total por combustíveis fósseis vai cair de forma consistente de meados da década de 2020 até 2050.

Com isso, a participação dos combustíveis fósseis no sistema energético deve cair de 80% para 60% até 2050, ocasionando uma redução nas emissões globais de CO2 da ordem de 5 bilhões de toneladas por ano, atingindo cerca de 32 bilhões de toneladas por ano em 2050.

Para atingir um cenário de emissões zero em 2050, entretanto, a IEA afirma que os investimentos em energias renováveis devem ser maiores do que US$ 4 trilhões no mesmo período, além de ser necessário maiores esforços internacionais para diminuir as disparidades entre economias desenvolvidas e emergentes.

“É essencial que todos participem, principalmente em um momento em que as fraturas geopolíticas sobre clima e energia estão mais visíveis. Isso significa redobrar os esforços para garantir que uma vasta gama de países tenha um papel na nova economia energética. A jornada para um sistema energético mais seguro e sustentável pode não ser fácil, mas a crise atual deixa bem claro que nós precisamos seguir em frente”, afirmou Birol.

Ao conversar com fornecedores de sistemas solares fotovoltaicos você irá se deparar com uma série de nomenclaturas, modelos e marcas de painéis solares fotovoltaicos. Uma das principais diferenças entre os modelos e o tipo de tecnologia das células fotovoltaicas, sendo elas a tecnologia cristalina e as de filmes finos. As células são os componentes responsáveis por captar a radiação e transformá-la em energia, por isso são um dos principais componentes do painel solar fotovoltaico.

Tipos de tecnologias das células: cristalina e filmes finos

Em resumo, existem duas tecnologias principais que dominam o mercado mundial de células fotovoltaicas: a tecnologia cristalina e a dos filmes finos.

A principal diferença entre elas é o material que as compõem, pois células cristalinas possuem como matéria prima o silício (Si) e dominam o mercado com a aproximadamente 80% da produção mundial.

Desse modo, as células de filme fino são formadas por materiais como: silício amorfo (a-Si); silício microcristalino; telureto de cádmio (CdTe); cobre, índio e gálio seleneto (CIS / CIGS), células solares fotovoltaicas orgânicas (OPV), entre outros.

A tecnologia dos filmes finos possui vantagens, inegavelmente relevantes como, a possibilidade de ser flexível, ser esteticamente mais bonita (aparência homogênea), e a temperatura e sombreamento ter menos influência sobre ela.

Apesar disso, ela acaba perdendo mercado para a tecnologia cristalina principalmente por terem menos eficiência e por isso exigirem maior espaço para instalação de um sistema de mesma capacidade de geração de energia.

Embora os módulos feitos de filme fino quando comparados de forma isolada poderem ser até mais baratos que os cristalinos, a necessidade de mais espaço, gera necessidade de mais estrutura de fixação, cabeamento e entre outros, tornando o projeto completo mais custoso que a tecnologia cristalina. Além disso, a garantia de fabricação dos módulos de filme fino é menor em comparação aos módulos cristalinos.

Tecnologia Cristalina de módulos fotovoltaicos

Vamos focar neste post na tecnologia que domina o mercado. A tecnologia cristalina pode ser separada em monocristalina e policristalina.

Veremos a diferença, vantagens e desvantagens entre os dois grupos de cristalinas.

Diferença entre célula monocristalina e policristalina

Ambas possuem a matéria prima o silício (Si), no entanto, a principal diferença é o método de fabricação e manipulação do silício.

Os módulos policristalinos são feitos a partir de vários pequenos cristais de silício. Assim estes vários cristais são fundidos e dão origem a grandes blocos, e a partir destes blocos são produzidas as células fotovoltaicas. Já os módulos monocristalinos são formados por um bloco único cristalino, mais puro.

De fato, os módulos policristalinos são formados por vários pequenos cristais, as fronteiras presentes entre estes cristais dificultam a passagem de corrente elétrica. Por isso, módulos monocristalinos são mais eficientes quando analisamos potência por área, pois possuem maior espaço para os elétrons se mexerem e então gerarem energia.

De aparência física, os módulos monocristalinos se diferem por terem uma cor homogênea e cantos tipicamente arredondados. Por isso, para muitos, são considerados esteticamente mais agradáveis. Em contrapartida, os policristalinos são geralmente azulados e não tão homogêneos.

Painel solar fotovoltaico monocristalino

Apesar do silício policristalino historicamente ter uma maior participação no mercado, ao passo que o silício monocristalino é uma tecnologia até mais antiga.

Desde 2018 o monocristalino vem ganhando espaço. De fato, com essas novas tecnologias, é possível produzir módulos cada vez mais eficientes. Por conseguinte, conseguindo alcançar um preço competitivo no mercado. Desse modo, os fabricantes preveem que o mono domine o mercado cada vez mais nos próximos anos.

Vantagens dos módulos monocristalinos

1. Possuem maior eficiência quando comparados a outras tecnologias comercialmente viáveis.
2. Necessitam menos espaço para gerar a mesma quantidade de energia.
3. Garantia da maioria dos fabricantes é de 25 anos.
4. Em condições de pouca luz, ou incidência de sombras, se comportam melhor do que os policristalinos.

Desvantagens dos módulos monocristalinos

1. Módulos monocristalinos são mais caros quando comparados com os policristalinos e com alguns de filme fino.
2. Geram um maior recorte de silício do bloco ao produzir as células, que é descartado. Então, existe uma sobra maior de material que precisa ser reciclado.

Painel solar fovotoltaico policristalino

O silício policristalino também é conhecido tecnicamente, apesar de menos usual, por multicristalino. Devido a sua simplicidade de fabricação, e consequentemente menor custo, historicamente o silício policristalino dominou o mercado.

Ele vem perdendo um pouco de espaço nos últimos anos, mas ainda assim é uma das tecnologias mais utilizadas devido ao seu custo-benefício. 

Vantagens dos módulos policristalinos

1. Tendem a possuir um custo mais barato em comparação aos módulos monocristalinos.
2. Comercialmente mais viáveis devido à forte presença no mercado e preço competitivo. Apesar de estar mudando, veremos mais a frente no futuro.
3. Garantia da maioria dos fabricantes é de 25 anos.
4. Geram menos resíduos proveniente do corte do silício.

Desvantagens dos módulos policristalinos

1. São menos eficientes do que os monocristalinos, principalmente quando analisamos geração por área de módulo.
2. Necessitam maior espaço para gerar a mesma quantidade de energia em comparação ao monocristalino.

Módulos policristalinos irão “sumir” do mercado?

Como comentamos, historicamente os módulos policristalinos dominaram o mercado fotovoltaico, por pelo menos uma década. No entanto, a partir de 2018 a produção de monocristalinos aumentou substancialmente e o poli começou a perder a preferência.

Anteriormente, os módulos monocristalinos eram utilizados apenas para quem buscava maior eficiência e não se preocupava tanto com o preço.  Conforme o avanço da tecnologia e a consequente melhora no custo benefício, em 2019 eles passaram à frente em volume de fabricação frente aos módulos policristalinos.

Seja como for, a tendência que vemos é que módulos policristalinos seguirão em queda. O gráfico abaixo representa o percentual de cada tecnologia em volume de módulos chineses exportados em 2020. O que antes era uma dominância de módulos policristalinos, agora se inverte.

Ultimamente, a exportação de monocristalino fabricados na China representou cerca de 80%, frente outras tecnologias. Lembrando que a China representa cerca de 90% da produção mundial de módulos fotovoltaicos, isto é domina o setor.

Alguns fabricantes de módulos também já anunciarem que abandonarão a fabricação de módulos policristalinos. Então, com base nos dados e nas mudanças do mercado, ainda existe sim, uma tendência forte de que os módulos policristalinos representaram cada vez mais uma parcela insignificante do mercado.

Painel solar fotovoltaico com silício cast-mono

Outra tecnologia que começou a apresentar ótimos resultados é o silício cast-mono, tanto em eficiência quanto em custo. Bem mais nova que as tecnologias abordadas anteriormente, a técnica foi patenteada em 2008.

Essa técnica tinha o objetivo de tentar criar um módulo que possuísse uma fabricação mais barata que o mono, entretanto com eficiência parecida. A ideia era ter um módulo que ficasse entre um poli e um mono.

Então, basicamente um módulo cast-mono, também conhecido como quase-monocristalino, possui partes do módulo formado por cristais monocristalinos e partes por cristais policristalinos.

Toda tecnologia precisa de maturação para tomar formar e assim, conseguir ser comercialmente viável. Assim, o cast-modo entrou realmente no mercado recentemente, e um dos fabricantes que tomou frente a tecnologia foi a grande Canadian Solar.

No fim do ano passado, a Canadian Solar bateu recorde de eficiência e anunciou que alcançou 22,8% de eficiência em células, que chamou de tecnologia P5. Essas células são produzidas com o sílicio cast-mono.

O silício cast-mono, por exemplo, mostra como o mercado está em constante mudança. Novas tecnologias surgem a todo o momento e precisamos sempre estar atentos.

Módulo policristalino e monocristalino: qual escolher?

Ficou claro que o silício policristalino está perdendo lugar no mercado e dando mais espaço para a tecnologia monocristalina. Vemos como algo bastante positivo, pois estamos falando de maior eficiência e um custo viável para o mercado.

Vemos como novas tecnologias surgem a todo momento, então é importante estar sempre atendo as mudanças e novidades no mercado. Neste post focamos nas diferenças entre o mono e o poli, mas como comentamos existem também outras tecnologias.

Escolher qual tecnologia usar na sua usina solar fotovoltaica é pessoal para cada consumidor. Contudo, o importante é ter profissionais capacitados que poderão te ajudar a conseguir o melhor custo benefício para seu projeto.

Cada projeto possui particularidades que devem ser avaliadas por um profissional. A Ecoa Energias Renováveis trabalha tanto com módulos policristalinos, quanto monocristalinos, entre em contato clicando AQUI que ajudamos você a escolher a melhor opção.