Energia solar fotovoltaica: como funciona?

Você quer entender como funciona a energia solar fotovoltaica? Então leia esse artigo completa sobre o tema para descobrir os sistemas fotovoltaicos e a inovação da energia solar!

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Antes de responder a questão: Energia solar fotovoltaica, como funciona? Precisamos entender que a energia solar fotovoltaica é obtida quando capta a luz solar e transforma em eletricidade por meio de uma tecnologia baseada no efeito fotoelétrico. É um tipo de energia renovável, inesgotável e não poluente que pode ser produzida em instalações que vão desde pequenos geradores para autoconsumo até grandes centrais fotovoltaicas.

A palavra fotovoltaica foi mencionada pela primeira vez por volta de 1890 e vem das palavras gregas: foto, 'phos', que significa luz, e 'volt', que se refere à eletricidade.

Fotovoltaico, portanto, significa luz-eletricidade, descrevendo exatamente o fenômeno fotovoltaico onde você pode converter diretamente luz em eletricidade. Os painéis solares estão usando esse fenômeno para fornecer energia verde para residências e indústrias e, felizmente, o custo dos painéis solares está diminuindo, tornando a tecnologia mais disponível.

Espera-se que os sistemas fotovoltaicos nos tornem independentes dos combustíveis fósseis, enfrentando os problemas ambientais atuais.

O que é e como funciona a energia fotovoltaica?

A energia solar fotovoltaica é uma fonte de energia limpa e renovável que usa a radiação solar para produzir eletricidade. Baseia-se no chamado efeito fotoelétrico, pelo quais certos materiais são capazes de absorver fótons (partículas de luz) e liberar elétrons, gerando uma corrente elétrica.

Se fótons de luz (natural ou artificial) com energia suficiente penetrarem em uma célula fotovoltaica, eles podem excitar elétrons para um estado de energia mais alto. Na verdade, os elétrons de um semicondutor, que normalmente não são livres, ficarão livres e agirão como se estivessem em um material condutor.

Esses elétrons livres podem então ser capturados, resultando em uma corrente elétrica que pode ser usada para produzir eletricidade. Quanto mais luz é absorvida, mais eletricidade será produzida pela energia fotovoltaica.

Assim, usando o fenômeno fotovoltaico, podemos facilmente converter a energia solar em eletricidade e usá-la como uma alternativa aos meios tradicionais de geração de energia.

Esse processo é realizado através de um dispositivo semicondutor chamado célula fotovoltaica, usado especificamente para esse propósito, que pode ser feito de silício monocristalino, policristalino ou amorfo, ou outro material semicondutor de filme fino.

As células feitas de silício monocristalino são obtidas a partir de um único cristal de silício puro e alcançam eficiência máxima, entre 18% e 20% em média. Os de silício policristalino são feitos em blocos de vários cristais, por isso são mais baratos e têm uma eficiência média entre 16% e 17,5%. Por fim, os de silício amorfo possuem uma rede cristalina desordenada, o que leva a um desempenho inferior (eficiência média entre 8% e 9%), mas também a um preço inferior.

Outros aspectos muito positivos da energia fotovoltaica é que o produto tem uma longa vida útil. O número exato depende de diferentes variáveis, como a qualidade do painel e as condições climáticas, mas geralmente os módulos fotovoltaicos duram mais de 40 anos.

Vantagens da energia solar fotovoltaica

  • É uma energia 100% renovável, inesgotável e não poluente, que não consome combustíveis e nem gera resíduos, por isso contribui para o desenvolvimento sustentável.
  • É modular, por isso pode ser usado em instalações que vão desde grandes usinas fotovoltaicas no solo até pequenos painéis de telhado.
  • Permite a instalação de baterias para armazenamento de eletricidade excedente que pode ser utilizada posteriormente.
  • É um sistema particularmente adequado para áreas rurais ou isoladas onde as linhas de energia não estão disponíveis ou são difíceis ou caras de instalar, ou para áreas geográficas que recebem muitas horas de sol por ano.
  • Redução nas contas de energia Quanto mais eletricidade você obtém de painéis solares, menos depende da rede e, como resultado, mais suas contas de energia cairão. Obviamente, se você quiser cobrir grandes parcelas de suas contas de energia, precisará usar grandes sistemas comerciais de painéis solares.
  • Baixos custos de manutenção, felizmente, não existem muitas partes móveis em sistemas de energia solar e, consequentemente, eles não exigem muitos custos de manutenção. Quase todos os fabricantes confiáveis oferecem uma garantia de 20-25 anos para seus painéis solares. Você só precisa manter a superfície dos painéis relativamente limpa.
  • Contribui para a criação de empregos verdes e impulsiona a economia local por meio de projetos de ponta.
  • É possível exportar energia renovável para a rede e obter tarifas de desconto nas empresas de energia. Portanto, você pode usar os painéis solares como um investimento inteligente e ganhar uma pequena renda adicional.

Painéis fotovoltaicos são iguais?

Painéis solares e sistemas fotovoltaicos são sinônimos. Se várias células solares estão eletricamente conectadas entre si dentro de uma estrutura de suporte, um módulo fotovoltaico é feito.

Você pode conectar células solares de duas maneiras diferentes: série e paralela. Desta forma, os módulos podem ser feitos em tensões diferentes para diferentes aplicações.

A combinação de vários módulos fotovoltaicos (ou painéis) é chamada de sistema fotovoltaico. Os painéis solares produzem corrente contínua, mas com um inversor solar, você pode convertê-la em corrente alternada, que é usada para eletrodomésticos.

Diferença entre radiação solar e energia térmica

Uma das coisas mais importantes que você precisa saber sobre a energia solar é que ela pode nos beneficiar de duas maneiras diferentes, pode:

  1. Gerar eletricidade usando o fenômeno fotovoltaico;
  2. Gerar energia térmica usando coletores e líquidos (geralmente água)

Na primeira abordagem, os painéis solares fotovoltaicos em seu telhado absorvem a luz do sol e a convertem em eletricidade utilizável para sua casa.

Na segunda abordagem, a energia solar aquece uma substância, que geralmente é água, que está alojada em painéis térmicos solares. Este é um sistema de aquecimento solar de água que pode atender às necessidades de água da sua casa.

Também é bom saber que os pesquisadores recentemente fizeram muitos estudos para desenvolver células termo-fotovoltaicas integradas para usar a luz solar nos dois sentidos: calor e eletricidade.

Conclusão

A energia solar é uma ferramenta que vem crescendo a cada dia, com o desenvolvimento de algumas vertentes como a energia solar fotovoltaica e térmica, esta geração de energia tem como principal aposta às energias renováveis, para impulsionar a transição energética e a necessária descarbonização e eletrificação da economia, ajudando o meio ambiente e produzindo sustentabilidade com uma produção de energia benéfica para todo o planeta.

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