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.

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Um sistema solar fotovoltaico é composto principalmente por módulos fotovoltaicos, inversor solar fotovoltaico, estrutura de fixação dos módulos e material elétrico. O inversor é um dos equipamentos mais importantes, isoladamente é a peça mais cara do sistema e funciona como se fosse o cérebro do sistema fotovoltaico.

O que é um inversor solar fotovoltaico?

Os módulos fotovoltaicos recebem radiação solar e geram uma corrente contínua de energia elétrica. Portanto, o inversor solar fotovoltaico é o equipamento responsável por transformar essa corrente contínua em alternada, possibilitando seu uso na rede elétrica. Também é o inversor que limita a potência de saída do sistema.

Onde o inversor solar fotovoltaico é instalado?

Cada projeto possui seus diferencias, então cabe ao projetista definir o melhor lugar para colocar o inversor fotovoltaico. O equipamento deve ficar entre os módulos fotovoltaicos e quadro geral elétrico do estabelecimento. Questões como distâncias entre os equipamentos devem ser analisadas, para otimizar o máximo possível também os gastos com cabeamento elétrico, por exemplo.

Os inversores de melhor qualidade no mercado possuem nível de proteção IP65, o que quer dizer que o equipamento é à prova de poeira e protegido contra jatos de água. Mas, mesmo assim, é indicado sua instalação em local protegido do sol e da chuva, para aumentar a vida útil do equipamento.

Em projetos maiores que exigem inversores mais robustos, pode ser necessário ter uma sala como uma central de inversores. É importante informar que pequenos inversores geram pouquíssimo ruído, já inversores maiores podem gerar um ruído maior. Então, também é aconselhável manter o equipamento distante de salas ou quartos onde o silêncio total seja necessário durante o dia.

O local de instalação também irá variar principalmente conforme modelo do inversor. Iremos abordar este tema nos próximos tópicos.

Modelos de inversor fotovoltaicos:

Conforme modelo do sistema solar fotovoltaico, os inversores se enquadram em três tipos:

1. Grid-tie ou On-grid: é um inversor para sistemas fotovoltaicos conectado à rede. Ou seja, não servem para sistemas movidos a bateira. São os mais utilizados do mercado, visto que é o modelo de sistema com maior adesão devido ao seu custo-benefício. Programados para desligarem automaticamente, em casos de queda ou instabilidade mais significativa de energia.
2. Off-grid: é um inversor desenvolvido para sistemas movidos a bateria. É o modelo de sistema fotovoltaico usado em áreas isoladas onde não chega energia elétrica da concessionária.
3. Híbridos: são equipamentos que funcionam para sistemas off-grid em simultaneidade com on-grid. Ou seja, ele possui tanto conexão a um banco de baterias, quanto à rede elétrica. O modelo é interessante, mas infelizmente ainda possui um custo muito elevado de aquisição em relação as outras soluções, bem como sua homologação pelas concessionárias de energia são mais restritas.

A ECOA não oferece soluções para inversores off-grid ou híbridos, sendo nosso foco de atuação somente os inversores on-grid.

Inversor solar fotovoltaico grid-tie

Como este tipo de inversor fotovoltaico é o mais utilizado em todo o mundo, e também é o modelo comercializado pela Ecoa Energias Renováveis, vamos abordar os modelos de inversores existentes que são do tipo grid-tie, conectados à rede.

1. Inversor solar string: é o modelo de inversor mais usado em residências, comércios e indústrias. Representa cerca de 50% de toda a comercialização de inversores do mundo. Conforme tamanho da instalação pode haver mais de um inversor string. O termo string se refere a fileiras de módulos fotovoltaicos. Cada uma das fileiras é, comumente, chamada de string.
2. Micro-inversor solar: é um modelo dimensionado para atender módulos fotovoltaicos de forma individual. Então, diferente do inversor string, cada módulo possui um inversor, ou ele pode atender diversos módulos, porém todos com entradas individuais e não em fileiras como o de string.
3. Inversor solar central: são basicamente inversores string de alta potência. Não existe uma definição que fala a partir de qual tamanho um inversor string é considerado um inversor central. Mas basicamente é um termo mais utilizado para grandes usinas solares, com inversores a partir de 1 MW.

Principais diferenças entre o inversor string e o micro-inversor

Conforme comentamos, em sistemas com inversor string, os painéis fotovoltaicos são ligados em série, sendo depois ligados através de cabos de corrente contínua ao inversor string. Já nos micro-inversores os módulos possuem saídas individualizadas.

Outra diferença importante é que os micro-inversores são instalados junto aos módulos fotovoltaicos, que ficam geralmente no telhado. Enquanto o inversor string é instalado em parede.

Para exemplificar o que falamos, seguem imagens abaixo.

Não existe entre estes dois modelos um que seja melhor e outro pior. Isso irá depender das características de cada projeto e o quanto você está disposto a investir. Ambos possuem a mesma função no sistema. Mas, quais são as vantagens e desvantagens de cada um deles?

Micro-inversor

• Vantagens: permite analisar a geração de energia dos módulos de forma isolada. A produção de energia também é por módulo e não por string. Então, em caso de apenas um módulo estar com sombra, somente este módulo terá sua geração prejudicada.

• Desvantagens: mais caros que os inversores string quando comparados a mesma potência de sistema. Geralmente, são instalados em telhados, junto aos módulos, e se acaso for necessário manutenção o acesso pode ser mais dificultoso. Desse modo, por serem mais novos no mercado, não possuem muitas marcas disponíveis com aprovação do Inmetro no Brasil.

Inversor string

• Vantagens: sua instalação é feita em local de fácil acesso. São mais baratos em comparação a mesma potência de sistema do que micro-inversores. Possuem modelos e marcas mais diversificados no mercado, sendo os mais utilizados.

• Desvantagens: não é possível analisar a geração de energia por módulo, apenas por string (fileiras de módulos). Se um módulo sofre incidência de sombra, os módulos ligados na string também são prejudicados.

O que considerar na hora de escolher um inversor fotovoltaico?

Comentamos que o melhor inversor varia de acordo com certas especificidades de projeto. No geral micro-inversores podem ser uma boa opção em telhados com muito sombreamento, ou com diferentes angulações e ainda em sistemas menores de 1,5 kWp. Então suas características o tornam mais viáveis e populares em residências de baixo consumo. Em grandes projetos onde dispomos de boa área para trabalhar a disposição de módulos e livre de sombras, a escolha geralmente mais viável são inversores string.

O melhor é ter profissionais capacitados para avaliar o seu projeto em específico. Não temos como generalizar essa escolha. Como já falamos em outros posts, não existe receita de bolo na hora de dimensionar e escolher os equipamentos para seu projeto.

Em suma, o importante é garantir que você está escolhendo uma marca e parceiros com eficiência comprovada e com grande confiabilidade.

Fabricantes de inversores solares fotovoltaicos

Algumas marcas aparecem como referência no mercado mundial. Já que temos algumas variações da escolha da marca quanto ao tamanho do sistema e também a localização. Assim, algumas marcas são mais populares em alguns países, enquanto perdem mercado em outros. No entanto, existem marcas mais focadas em grandes usinas, e outras com foco mais em inversores de menor potência.

Mas os grandes nomes de fabricantes como ABB/FIMER, Fronius, SMA e Sungrow já possuem solidez no mercado e geralmente aparecem entre as cinco marcas mais utilizadas no mundo todo.

A Ecoa Energias Renováveis comercializa inversores fotovoltaicos string da marca ABB/FIMER. A empresa europeia FIMER está no mercado de inversores desde 1983. Ela adquiriu a divisão de inversores da ABB em 2019. Assim, em agosto deste ano, a conclusão da venda desta divisão foi oficialmente finalizada e a FIMER se tornou com isso a quarta maior fabricante de inversores solares do mundo.

O foco da FIMER é investir cada vez mais em novas tecnologias, dessa forma, trazendo inovação ao mercado. Para conhecer mais sobre a fusão entre ABB e FIMER acesse nosso post sobre o assunto clicando AQUI.

Para saber mais sobre energia solar fotovoltaica fale com nossos especialistas por AQUI.

Se você chegou até esse post já deve entender os conceitos básicos sobre energia solar fotovoltaica. Para garantir a melhor eficiência em um sistema fotovoltaico existe uma angulação ideal entre os módulos solares e a incidência da radiação solar. Como é conhecido, o Tracker, ainda gera algumas dúvidas.

Mas se o Sol e a Terra alteram sua posição ao longo do dia, será que faz sentido ter um sistema fotovoltaico que acompanhe essas mudanças?

Neste post abordaremos as vantagens e desvantagens sobre ter um sistema solar fotovoltaico com rastreador solar, também conhecido como Tracker.

O que é um rastreador solar?

Um Tracker é um dispositivo capaz de alterar a posição dos módulos solares ao longo do dia. Em suma, ele “segue” a posição do sol para garantir uma maior eficiência do sistema fotovoltaico, aumentando a captação da radiação solar.

Estes dispositivos, com o passar dos anos e sua leve redução do custo, têm se tornado cada vez mais populares em usinas fotovoltaicas de grande porte.

Nas imagens e vídeo abaixo você vê uma usina solar fotovoltaica com este tipo de dispositivo instalado. Esta usina é localizada no Chile e o projeto e instalação foi da Tritec-Intervento, empresa acionista da Ecoa Energias Renováveis.

Quais os tipos de Tracker (rastreador solar) disponíveis no mercado?

Os tipos de Tracker variam de acordo com a complexidade da operação e conforme diferentes opções de rotação. Geralmente, com base na rotação eles podem ser de dois tipos:

1. Rotação em eixo único: a rotação é feita com base em um único eixo, que pode ser vertical, horizontal ou oblíquo.
2. Rotação em dois eixos: além de se moverem ao longo do azimute, eles também seguem o ângulo de elevação do sol, conseguindo um rastreamento mais completo.

Já com relação ao funcionamento, eles podem ser:

1. Com base em sensores: registram a iluminação através de diversos sensores previamente alocados e se movem com base nisso. Normalmente, são mais precisos.
2. Com base em data e tempo: é calculado por formulas a posição do sol e bom base nesta posição geográfica encontrada, o sistema envia comandos para que os módulos mudem de posição.
3. Com base em sensores e em data e tempo: combinação dos dois tipos anteriores.

Todavia, claro que quanto maior a complexidade do sistema de Tracker, mais custoso a solução será.

Quais são as vantagens de ter um sistema fotovoltaico com Tracker?

A principal vantagem destes dispositivos, como já mencionamos, é o ganho na eficiência do sistema. Portanto, análises teóricas apontam um ganho de até 57% em relação aos sistemas fixos.

Já na prática, o ganho fica em torno de 25% para sistemas com rotação em um eixo só e chega até 40% para sistemas de rotação nos dois eixos.
Assim, é importante destacar que esse ganho na eficiência varia não só com o modelo de Tracker utilizado. Existem, portanto, diversos fatores a serem considerados, como a localização geográfica do próprio sistema. No gráfico abaixo, por exemplo, vemos a diferença no ganho de energia produzida entre sistemas fixos ou com rotação. Em contrapartida, a área cinza corresponde a energia produzida por sistemas fixos, já a área verde corresponde ao ganho de energia de um sistema com rotação nos dois eixos.

Quando analisamos a curva verde da imagem acima, percebemos que além da produção de energia aumentar, existe uma melhora na potência entregue ao longo do dia. Já nas primeiras horas do dia conseguimos perceber que o sistema fica próximo a potência máxima e se mantém ao longo do dia. Do contrário, a curva cinza apresenta o pico de potência apenas nas horas próximas ao meio dia.

Quais são as desvantagens de ter um sistema fotovoltaico com Tracker?

A principal desvantagem de um sistema com Tracker ainda é o custo. Por isso, fizemos uma comparação financeira de um sistema com potência instalada aproximada de 1 MWp considerando estrutura fixa e estrutura móvel. Nesta comparação tivemos um aumento de custo no sistema com Tracker entre 20% a 40% em relação a estrutura fixa. A variação depende do modelo e fabricante do sistema móvel. 

Outro fator que pode ser uma desvantagem é a área necessária para instalação no terreno. De acordo com os fabricantes de Tracker, sistemas fotovoltaicos móveis, tem uma taxa de ocupação do terreno de 30% a 50% aproximadamente.

Trazendo uma outra perspectiva, na nossa experiência em dimensionamento, um sistema de 1 MWp por exemplo, seria necessário um terreno com área aproximada de 1,8 ha a 2 ha para um sistema fotovoltaico móvel. No entanto, para um sistema fixo, considerando também 1 MWp, essa relação cai de 1 para 1. 

Outro ponto importante é com relação a manutenção e operação. Apesar de que com o avanço da tecnologia os sistemas móveis têm se tornado cada vez mais confiáveis, sempre será necessária uma manutenção e cuidado especial a mais para sistemas móveis com relação aos fixos. Ainda assim, sistemas fixos são mais resistentes a intempéries.  

Por fim, lembramos que os cuidados durante a instalação de um sistema móvel são maiores. Há uma maior quantidade de cabeamento, por exemplo.

Garantias do sistema de Tracker (rastreador solar)

Em geral, de acordo com os fabricantes, a garantia da estrutura do Tracker é em torno de 10 anos. Com relação a proteção galvânica a garantia fica em torno de 25 anos. Sistemas de automação e acionamento normalmente possuem garantia de 5 anos. Lembrando que existem variações de acordo com cada fabricante.

A garantia também deve ser consultada e confirmada com o fornecedor em questão conforme cada projeto orçado. Podem existir questões particulares que podem alterar a garantia dos equipamentos.

Meu sistema fotovoltaico precisa de Tracker? Qual modelo?

Para começar, dificilmente é viável um sistema fotovoltaico de baixa potência instalada utilizar Tracker. A relação custo benefício geralmente não vale a pena. Por isso, se você pensa em gerar energia para sua residência, por exemplo, vale a pena investir em um sistema fixo.

Da mesma forma, se você pretende instalar seu sistema diretamente em um telhado, provavelmente não será viável um sistema móvel. Já que, a estrutura fixa para sistemas em telhados possui um custo baixo em relação aos sistemas de solo. Então, geralmente o ganho da eficiência do Tracker neste caso não compensa o custo e complicações da estrutura que seria necessária adaptar.

Nesse sentido, outro ponto de atenção é que é mais fácil viabilizar um sistema de Tracker quando o terreno disponível é de grande dimensão com relação a área que o sistema dimensionando irá ocupar. Lembre-se que a taxa de ocupação do terreno de um sistema móvel é maior do que a de um fixo.

Por isso, os sistemas móveis comumente são utilizados em usinas de solo de grande porte e em terrenos com boa área disponível.

Com relação ao modelo de Tracker, quanto mais complexo e preciso, mais custoso é o equipamento. Assim, quanto mais perto da linha do Equador for a posição geográfica do sistema fotovoltaico a ser instalado, menos complexo possivelmente será o Tracker. Isso, porque a angulação dos raios solares nestes locais possuem menor variação, e alto índice de radiação solar. Então, usinas de solo nestes locais, podem ser atendidas com Tracker de rotação de um eixo só, que já terão resultados satisfatórios. 

Por fim, lembramos que o sistema móvel não é viável em locais onde é comum a presença de neve em partes do ano. Ou então, em locais suscetíveis a fortes intempéries.

Conclusão

É importante destacar que todas as informações aqui expostas são análises generalistas. Dessa maneira, todo sistema fotovoltaico de qualquer porte deve ser dimensionado por um especialista. Um profissional habilitado e experiente poderá verificar e concluir com maior precisão as vantagens e desvantagens de utilizar um sistema de Tracker no caso do seu projeto fotovoltaico.

Contudo, ainda existem diversas questões a serem analisadas aqui não levantadas, como: valor do kWh, políticas de incentivos governamentais, custo do terreno de implantação do sistema e entre outras. Visto que, cada projeto fotovoltaico deve ser tratado como único e inúmeros pontos são relevantes em um dimensionamento. Se você pensa em gerar energia a partir do sol, entre em contato com nossos especialista 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