Componentes de um sistema fotovoltaico

Neste artigo sobre os componentes de um sistema fotovoltaico vamos apresentar-lhe os elementos básicos e os materiais fotovoltaicos secundários.
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Sabe que componentes são necessários para uma instalação solar fotovoltaica? Como funcionam e qual é o papel de cada um deles?  Neste artigo vamos saber como é uma instalação solar fotovoltaica, vamos rever os seus componentes e descrevê-los.

 

Elementos básicos de um sistema fotovoltaico

O sol é uma fonte de energia livre e inesgotável, cuja utilização não produz emissões de gases com efeito de estufa. Portanto, o aproveitamento da energia do sol é uma solução rentável e amiga do ambiente. É por isso que são cada vez mais as empresas portuguesas a instalar um sistema fotovoltaico nos seus telhados.

Outra das razões pelas quais estes tipos de instalações solares de autoconsumo são cada vez mais utilizadas é porque pode reduzir os seus custos de electricidade e tornar-se independente dos grandes fornecedores de energia. Mas como funciona exatamente um sistema fotovoltaico?

As instalações fotovoltaicas podem montar-se no chão, no telhado, nas paredes, em estruturas fixas específicas ou até mesmo flutuando em superfícies aquáticas. Um sistema fotovoltaico utiliza a energia do sol para a converter em eletricidade. Os principais componentes de um sistema fotovoltaico são os seguintes: módulos fotovoltaicos, o inversor e cabos solares. Vamos analisar cada um deles mais detalhadamente:

Módulos fotovoltaicos

A rede elétrica em Portugal está baseada em corrente alternada. Os módulos fotovoltaicos convertem a radiação solar em eletricidade, mas em uma corrente contínua. Por esta razão, a eletricidade gerada pelos módulos solares tem de ser convertida através do inversor em corrente alternada para a sua utilização. O módulo fotovoltaico é o elemento mais importante de qualquer instalação solar fotovoltaica.

Os painéis solares fotovoltaicos são constituídos por células fotovoltaicas as quais são feitas de materiais semicondutores. Quando a luz solar atinge as células, os eletrões são libertados dos seus átomos. Enquanto os eletrões fluem pela célula, eles geram eletricidade.

O inversor

O inversor é o cérebro do sistema fotovoltaico. Ele converte a corrente contínua em corrente alternada, para que esta possa ser consumida diretamente, armazenada numa bateria solar ou alimentando a rede pública. É um dos elementos essenciais de uma instalação fotovoltaica em qualquer sistema de painéis solares, e pode ser considerado o coração da instalação.

Existem vários tipos de inversores que são classificados de acordo com as suas características e funções. Tanto para instalações solares fotovoltaicas ligadas à rede como fora da rede, e quer sejam simples ou tenham outras funções tais como carregamento ou regulação.

Cabos solares

A eletricidade é conduzida do módulo para o inversor por meio de cabos solares. Eles são diretamente conectados aos módulos e ao inversor e são os encarregados de transportar a energia do sol garantindo a possibilidade de fazer uso da energia produzida nos módulos. Não é possível utilizar apenas qualquer cabo. O cabo solar deve cumprir requisitos especiais para garantir excelente isolamento, pois estão sujeitos a tensões que podem facilmente atingir 1.500 V; e deve resistir às intempéries e aos raios nocivos UV.

 

Materiais fotovoltaicos secundários

Os componentes de uma instalação solar fotovoltaica que podem ser considerados secundários são aqueles que fornecem alguma funcionalidade extra à nossa instalação fotovoltaica. Em princípio, são materiais fotovoltaicos que podem ser omitidos e mesmo assim podemos ter acesso ao serviço de eletricidade. No entanto, cada um deles nos garante uma funcionalidade que podemos aproveitar em função das circunstâncias. Vamos analisar cada um deles mais detalhadamente:

Baterias solares

Um sistema fotovoltaico de autoconsumo com baterias solares permite consumir a energia solar durante o dia, à noite ou mesmo quando o céu está nublado. A energia solar armazenada permanece disponível na bateria solar até ser consumida. Desta forma, o consumo de energia solar é aproveitado ao máximo e a autonomia da rede poderá ser ampliada: isto traduz-se numa redução considerável nas contas de eletricidade.

As baterias solares são responsáveis pela acumulação da energia elétrica gerada pelo sistema fotovoltaico; podem permanecer carregadas durante longos períodos de tempo e suportar descargas profundas esporadicamente. Para definir o tamanho necessário das baterias, é preciso ter em conta alguns parâmetros:

  • Profundidade máxima de descarga: é o nível máximo de descarga que a bateria pode atingir antes da desconexão do regulador para proteger a vida útil da bateria. As profundidades máximas de descarga geralmente consideradas para um ciclo diário (profundidade máxima diária de descarga) são de cerca de 50%.
  • Para o caso do ciclo sazonal: o número máximo de dias em que uma bateria pode ser descarregada sem receber radiação solar suficiente é de cerca de 4-10 dias.
  • Inversores solares: a sua função, como já falamos, é a de transformar a corrente contínua proveniente do regulador em corrente alternada para alimentar as cargas.

Controladores ou reguladores de carga

É responsável pelo controlo da carga e descarga das baterias. Um regulador pode ser pensado como um interruptor, fechado e ligado em série entre painéis e bateria para o processo de carregamento.

A sua função é gerir a energia das baterias de uma forma otimizada. Desta maneira, evita que o sistema fotovoltaico sobrecarregue ou descarregue excessivamente, ao mesmo tempo que prolonga a vida útil dos acumuladores.

Tem uma capacidade de corrente máxima em amperes que garante uma carga adequada ao mesmo tempo que assegura um fornecimento eficaz de energia.

Estruturas e suportes solares

As estruturas ou suportes solares são utilizados para colocar os módulos no telhado e torná-los robustos. São os componentes de uma instalação fotovoltaica que permitem que os painéis solares sejam fixados à superfície, com a orientação e inclinação adequadas para obter o rendimento máximo da instalação solar. Estes materiais fotovoltaicos podem ser classificados em fixos e móveis. Além disso, são geralmente feitos de materiais metálicos resistentes, para que possam resistir à ação de vento, neve, chuvas torrenciais, etc.

Sistema de monitorização

Os sistemas de monitorização são aplicações informáticas que comunicam com os componentes da instalação fotovoltaica, especialmente com o inversor, para visualizar o funcionamento de todo o sistema. Com estas aplicações podemos verificar em tempo real e à distância o bom funcionamento de todos os componentes dos painéis solares e assim optimizar a nossa instalação de autoconsumo. Também, podemos agir rapidamente quando detetamos falhas, avarias ou consumos anormais no sistema.

Rastreador solar

O rastreador solar é uma componente mecânico e móvel de energia solar que ajuda a melhorar o desempenho das instalações solares fotovoltaicas. Orienta os painéis solares de modo a que permaneçam perpendiculares aos raios solares. O rastreador solar faz com que os painéis solares se movam de leste ao nascer do sol, para oeste ao pôr do sol.