A energia solar fotovoltaica é aquela obtida através da captação da luz do sol. Ela é gerada por meio de materiais semicondutores presentes na célula fotovoltaica, um dos principais componentes de um painel solar. Essa forma de geração de energia cresce de maneira exponencial e a cada ano se torna mais atraente para as residências brasileiras.

Um sistema de energia solar fotovoltaico não possui um funcionamento complicado, mas, tudo que é novo precisa ser esclarecido e bem estudado.

Depois de instalado um sistema de energia solar fotovoltaico é natural surgirem algumas dúvidas, principalmente com relação aos dados de geração de energia. Isso acontece porque nem todos os dados de geração aparecem na fatura de energia do micro e mini gerador. O que às vezes passa despercebido é o que chamamos de consumo instantâneo.

Ao longo dos anos, notamos que a dúvida sobre os dados de geração é recorrente. Por isso vamos esclarecer aqui alguns conceitos, como consumo instantâneo e energia injetada do sistema solar fotovoltaico!

Consumo instantâneo

É o que geramos de energia pelo sistema fotovoltaico e consumimos instantaneamente. Se você está com ar condicionando ligado, ele está consumindo energia instantaneamente, assim como outros aparelhos ligados neste momento como: geladeira, maquinários diversos em sua empresa, ou até mesmo fornos em sua indústria.

Energia injetada

Já a energia injetada na rede é aquela que não foi usada no consumo instantâneo. Ou seja, seu sistema gerou mais energia do que precisava e, assim, injetou energia na rede da concessionária, gerando o que chamamos de créditos. Estes créditos podem ser usados em até 5 anos.

Total da energia gerada pelo seu sistema fotovoltaico

O total de energia que seu sistema gera pode ser acompanhado nos dados de monitoramento do seu sistema. Por exemplo, no caso de inversores da marca ABB, o aplicativo é o Aurora Vision, acesse AQUI para descobrir mais sobre esse aplicativo. Já para inversores da marca Fronius, o acesso é por AQUI. Para visualizar sua geração de energia é necessário inserir os dados de Login e Senha. O total de geração é a soma do consumo instantâneo com a energia injetada. Este dado não vem na sua fatura de energia, pois, como pudemos observar, a energia instantânea não passa pelo relógio medidor.

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Entendendo a fatura de energia

Para entender uma fatura de energia de uma unidade consumidora que possui sistema solar fotovoltaico, nada melhor do que um exemplo prático. Abaixo um exemplo de fatura de energia da Celesc, a principal concessionária de Santa Catarina.

Vamos aproximar cada um dos itens de 1 a 5, que são os mais relevantes para o assunto em questão.

Agora, vamos à explicação de cada um dos itens.

1. Consumo Total Faturado 232 kWh: corresponde ao total de energia que você utilizou da concessionária no período de leitura da fatura. É a energia que, neste caso, a Celesc forneceu quando o sistema solar fotovoltaico não gerou energia suficiente para abater o seu consumo. Por exemplo, à noite, quando o sistema fotovoltaico não gera energia, então utilizamos energia da rede.
2. Dados do Faturamento: descrição das tarifas aplicadas, bandeiras e créditos abatidos. A fatura hoje vem com o valor relativo do uso da rede (TUSD), separado do valor da tarifa de energia (TE). Isto porque ainda é cobrado o ICMS sobre a TUSD quando o crédito do sistema é devolvido, e no caso da TE, temos isenção do ICMS. Ainda, no caso desta fatura, que é de um cliente residencial, o valor da energia é mais barato até o consumo dos primeiros 150 kWh (incidência de 12% de ICMS), por isso a descrição do consumo vem separada (150 + 82 kWh), pois o valor é diferente após 150 kWh (incidência de 25% de ICMS). A parte com o sinal “negativo” é o abatimento de créditos (isso quando o sistema tem créditos disponíveis), onde é descontado até chegar no valor da taxa mínima. Neste caso, como a entrada de energia é bifásica, a taxa mínima é referente a 50 kWh. Por isso, foi abatido apenas 182 kWh (235 – 182 = 50 kWh).
3. Saldo do mês geral: 14: é o que sobrou de créditos gerados no mês referente à fatura, descontando o que já foi abatido na fatura em questão: 14 kWh.
4. Acumulado geral: 23: é o total de créditos que seu sistema possui para abater nos próximos 5 anos: 23 kWh.
5. Consumo compensado pela mini/microgeração (182 kWh): é a quantidade de créditos que foi usada para abater a energia utilizada da concessionária no referente mês.

Lembra que falamos sobre consumo instantâneo? Percebeu que ele não apareceu em nenhuma das descrições da fatura apresentada? Isso porque a Celesc realmente não tem como medir ele, nem o total que o sistema solar gerou de energia. A concessionária apenas mapeia a energia que é injetada na rede, ou seja, os créditos gerados.

Já comentamos que é possível saber quanto o sistema gerou de energia acessando os dados do inversor nos referentes aplicativos. Então, vamos acessar os dados do sistema relativo a esta fatura, para saber, assim, quanto foi gerado de energia!

Agora sim temos o total gerado pelo sistema fotovoltaico. Considerando o mesmo período de leitura da fatura, o sistema gerou 282 kWh. Mas, e o consumo instantâneo? O consumo instantâneo do mês vai ser, basicamente, o total de geração do sistema menos o que foi injetado na rede (gerado de crédito). Como o saldo de créditos do mês foi 14 kWh e os créditos utilizados foram 182 kWh, somando 14 + 182, temos 196 kWh de energia injetada na rede. Para saber o consumo instantâneo, então, fazemos o total de energia gerada pelo sistema menos os créditos no mês: 282 – 196 = 86 kWh.

Apresentamos muitos números, então, para esclarecer melhor, veja a imagem abaixo com um resumo do exemplo que mostramos por aqui!

Lembramos que utilizamos aqui um exemplo real de uma Unidade Consumidora com sistema solar fotovoltaico. Mas, cada caso é diferente um do outro. Por exemplo, se sua entrada de energia for trifásica ou monofásica, o valor da taxa mínima é diferente. Porém, o passo a passo para entender os dados de geração e consumo do sistema é o mesmo.

Também é possível que os resultados sejam diferentes se no mês analisado o seu sistema gerou mais ou menos energia.

Esperamos que este post tenha esclarecido dúvidas com relação aos dados de geração e consumo daqueles que já possuem um sistema fotovoltaico conectado à rede. Para quem ainda não começou a gerar sua própria energia, esperamos ter apresentado dados esclarecedores sobre como acompanhar e monitorar um sistema solar fotovoltaico.

Ainda tem dúvidas? Entre em contato com a Ecoa Energias Renováveis diretamente por meio do nosso WhatsApp, ficaremos felizes em lhe atender!

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No mês de outubro fizemos a nossa primeira instalação chamada Ground Mount, que significa “montagem no solo”. Esse é um tipo de instalação em que as placas fotovoltaicas são colocadas em uma estrutura diretamente no chão e não no telhado, como geralmente são as instalações.

Esta estrutura foi projetada para as condições específicas do cliente e por isso possui uma alavanca no qual se pode mover as placas na melhor posição de geração de energia conforme a estação do ano.

Ground Mounté uma opção com bastante procura, pois pode ser incorporada no próprio jardim, valorizando o imóvel, bem como trazendo um charme para a residência.

Dessa forma, oferecemos soluções de estruturas solares personalizadas, de acordo com as condições exclusivas de cada local e levando em consideração a preferência do cliente, seja em solo, garagem ou no telhado.

Envie sua fatura agora mesmo para o nosso whatsapp por aqui e descubra quanto você pode economizar!

Você já ouviu falar em oversizing? Talvez você já tenha lido sobre esse conceito, mas ainda não entendeu direito o que isso significa num sistema solar fotovoltaico.

Se você possui um sistema fotovoltaico, já recebeu um orçamento ou é apenas um curioso sobre o assunto, pode ter notado que muitas vezes a potência do inversor dimensionado para o sistema é menor do que a soma da potência dos módulos (painéis ou placas solares) fotovoltaicos, ou seja a potência instalada. Esse superdimensionamento dos módulos é o que chamados de oversizing (do inglês, traduzido para superdimensionamento).

Neste post vamos explicar o porquê é importante pensar no dimensionamento do sistema considerando estes fatores e quais implicações sobre isso no sistema.

Como saber qual a potência dos módulos e do inversor?

Para começar, um sistema solar fotovoltaico é composto pelos módulos fotovoltaicos, responsáveis por captar a radiação solar. Também faz parte do sistema o inversor fotovoltaico, equipamento responsável por transformar a corrente de contínua para alternada possibilitando o uso em nossa rede elétrica. Se você conhece pouco sobre o assunto aconselhamos a leitura do nosso e-book ‘Energia Solar Fotovoltaica para Iniciantes’.

A potência do inversor é medida em watts (W) e pode ser verificada na ficha técnica do equipamento. Ela pode estar denominada como potência máxima de saída ou ainda pela nomenclatura Pacr ou Pacmax. Geralmente a própria nomenclatura do inversor também já possui essa informação.

Os módulos fotovoltaicos também possuem sua potência medida em watts e já são comercializados com sua potência máxima na nomenclatura. Então, para descobrir a potência total dos módulos basta multiplicar a potência de um módulo pela quantidade de módulos de todo o sistema. Um sistema por exemplo de 20 módulos de 350 W, possui 7.000 W (20×350).

Mas, como é feito o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico? A potência dos módulos fotovoltaicos precisa ser igual a potência do inversor?

Como é feito o dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico?

De forma generalista um sistema é dimensionado com base no consumo do cliente ou então com base numa estimativa de consumo. Ou seja, é dimensionando para atender a uma expectativa de produção média mensal de energia.

Essa produção de energia está diretamente ligada a potência dos módulos dimensionados. Mas, apenas com a potência nominal dos módulos, não é possível determinar qual vai ser a produção de energia do sistema.

Isto porque existem fatores determinantes no dimensionamento que alteram a capacidade de geração de cada sistema. Entre esses fatores destacamos: radiação do local, orientação dos módulos solares (norte, sul, leste, etc), angulação dos módulos e áreas sombreadas sobre os módulos ao longo do dia.

Então, você pode ter um sistema instalado com a mesma potência que seu vizinho, mas não quer dizer que eles produzirão exatamente a mesma quantidade de energia. Apesar da radiação do local ser a mesma, os módulos podem estar posicionados em sentidos e angulações diferentes.

Por isso, é tão importante dimensionar um sistema com empresas especialistas e que possuem pessoas qualificadas para fazer este dimensionamento.

O sistema fotovoltaico é limitado a potência do inversor ou a potência dos módulos fotovoltaicos?

O que limita a potência do sistema é a potência do inversor. Isso porque, como já comentamos, o inversor é o equipamento responsável por transformar a corrente em contínua para alternada e então disponibilizar essa energia na rede.

Ou seja, a energia é gerada pelos módulos, passa pelo inversor e fica então limitada a potência de saída do inversor.

Porém,  caso um sistema seja dimensionado com potência instalada (somatória da potência dos módulos fotovoltaicos) inferior a potência do inversor, o sistema ficará limitado a potência dos módulos fotovoltaicos.

Mas, um sistema fotovoltaico funcionando corretamente nunca produzirá mais energia do que a potência nominal máxima do inversor.

É seguro um inversor ter potência inferior a potência dos módulos?

Para começar, queremos deixar claro que é seguro dimensionar um inversor com potência inferior aos módulos desde que este dimensionamento seja feito por um especialista e respeitando todas as orientações e limitações estipuladas pelo fabricante dos equipamentos. 

A maior preocupação é com relação a corrente e a tensão. Os fabricantes de inversores estipulam limites de entrada de tensão e corrente e estes limites devem ser rigorosamente seguidos.

De forma geral, você pode ter módulos com potência superior a cerca de 1/3 do inversor, em regiões que possuem baixa radiação solar. Mas esse número deve ser verificado, dimensionado e sempre validado por um especialista. Cada caso possui características diferentes e devem ser analisados de forma estratégica para garantir sempre a maior eficiência e principalmente segurança do sistema. E sempre, é claro, levar à risca as limitações impostas pelo fabricante dos equipamentos.

Se meu sistema possui módulos com potência nominal superior ao inversor, não estou desperdiçando dinheiro em módulos?

Não, pois existe um ganho de produção energética ao longo do tempo, quando sobrecarregamos o inversor.

Vamos entender melhor essa questão nos próximos tópicos. Mas, o que você já precisa entender é que a potência nominal máxima dos módulos representa uma situação perfeita submetida a testes em laboratórios.

Se um módulo solar possui por exemplo, 350 W de potência, isso quer dizer que em condições de testes, ou seja, em temperaturas controladas numa angulação perfeita ele consegue produzir 350 W de energia em 1 hora.

A verdade é que as condições perfeitas de teste raramente ocorrem na vida real. Como exemplo, um módulo perde em média cerca de 0,45% da sua eficiência a cada 1°C acima dos 25°C. Isto porque, os módulos usam a radiação solar para gerar energia e não o calor.

Por que é importante considerar o orversizing?

Já comentamos que oversizing é quando temos um sistema dimensionado com um inversor de menor potência máxima do que a soma de potência máxima dos módulos fotovoltaicos do mesmo sistema.

Existem basicamente dois objetivos em analisar e dimensionar corretamente um sistema fotovoltaico pensando no oversizing:

1. Garantir uma maior eficiência do sistema, elevando a capacidade total do inversor com maior frequência.
2. Garantir a melhor opção economicamente, validando custos de equipamento versus produção média estimada de energia.

No tópico anterior já comentamos como é difícil os módulos fotovoltaicos atingirem sua capacidade máxima de produção de energia. Já temos então o primeiro ponto relevante que explica porque o inversor, muitas vezes, pode ser dimensionado com uma potência inferior aos módulos.

Outro ponto relevante é que os inversores perdem eficiência quando trabalham em uma faixa de potência cerca de 25% inferior à sua capacidade, como vemos no gráfico abaixo. Então, quando os módulos solares são superdimensionados o inversor em média passa menos tempo trabalhando com menor eficiência.

Analisando geração de energia com e sem oversizing

Vamos analisar agora a curva de geração de energia com dois parâmetros diferentes ao longo de um mesmo dia. Na figura 2 a curva roxa mostra uma curva de potência de saída, com o pico próximo ao meio-dia. Quando adicionamos mais módulos, aumentamos a proporção potência dos módulos versus potência do inversor (representado pela curva verde). A área formada pelas curvas representa a energia gerada ao longo do dia.

A linha traceja representa a potência do inversor. Veja que a geração de energia fica limitada a esta linha.

Vemos no exemplo em questão, que mesmo com a limitação do inversor, a área destacada em verde supera a área destacada em cinza (energia perdida devido a limitação de potência do inversor). Então, neste caso, pode valer a pena o superdimensionamento do módulos fotovoltaicos, para aumentar a produção média de energia ao longo do dia.

Quando esse corte na curva devido a limitação do inversor acontece, chamamos ele de clipping do inversor.

O que é clipping?

Conforme intensidade do oversizing dimensionado, ou seja, quanto maior a relação potência dos módulos fotovoltaicos e do inversor dimensionado, também maior a chance de ocorrer o que chamamos de clipping.

Clipping nada mais é o efeito que limita a potência do sistema devido a potência máxima do inversor. Ou seja, os módulos fotovoltaicos geram mais energia do que o inversor pode suportar.

Como comentamos anteriormente, desde que a energia perdida devido ao clipping for menor do que a energia ganha com o oversizing, teremos ainda assim uma situação favorável.

É importante destacar também que o clipping pode ocorrer apenas em alguns dias do ano. Possivelmente ocorrerá nos dias de maior radiação, que acontecem durante o verão.

O clipping pode prejudicar o inversor?

Você pode imaginar que essa energia gerada adicional e não utilizada pode levar o inversor a uma sobrecarga e ser prejudicial. Quando o sistema é bem dimensionando e as normativas são seguidas o clipping não é prejudicial ao sistema e nem fará o inversor esquentar, por exemplo.

Na verdade, essa energia “perdida” nunca foi produzida. Isso porque o inversor limita a produção de energia dos módulos, como consequência a energia não precisa ser dissipada.

Na prática como funciona uma curva com clipping?

Na figura abaixo vemos um exemplo de um sistema com potência instalada em módulos fotovoltaicos de 4,29 kW e potência limitada devido ao inversor de aproximadamente 3,3 kW.

Percebemos um achatamento do topo da curva dos dias do verão com maior índice de radiação. Esse achatamento é indicação de clipping. As quebras nas curvas são devido a variação de incidência de radiação, como por exemplo a presença de nuvens ou outras sombras.

Como comentamos, neste caso a perda de energia devido ao clipping é menor que o ganho de energia devido ao “engordamento” da curva.

Conclusão

Depois de tantos detalhes você deve ter percebido que não existe fórmula mágica na hora de dimensionar um sistema solar fotovoltaico. Vários fatores devem ser levados em consideração e o dimensionamento deve ser analisado caso a caso.

Geralmente faz sentido superdimensionar os módulos solares com relação ao inversor, conforme explanamos ao longo deste artigo. Mas isso jamais deve ser tipo como regra.

Você pode ter como objetivo aumentar o sistema fotovoltaico em um futuro próximo, neste caso o projetista pode analisar a possibilidade de, por exemplo, dimensionar um inversor já preparado para uma ampliação. Neste caso, aconteceria uma situação contrária do oversizing.  

Além disso, aspectos econômicos devem ser analisados. A geração de energia adicional obtida com o oversizing compensa o custo adicional com os módulos fotovoltaicos? A resposta é que depende. Cada sistema é único e todos esses fatores devem ser analisados por um profissional capacitado e experiente.

Qualquer simulador ou empresa pode dimensionar um sistema para você, mas será que esse sistema seria a opção mais segura e eficiente?

Por isso, sempre aconselhámos a validação dos profissionais que você irá escolher para projetar e instalar seu sistema. Certifique-se que a empresa possui engenheiros habilitados em seu quadro próprio de funcionários e solicite comprovação técnica de projetos já executados.

Entre em contato com a Ecoa Energias Renováveis se precisar de um orçamento para seu sistema solar fotovoltaicos por AQUI.

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