Painéis solares : Como funcionam os painéis solares?

Os fundamentos da geração e distribuição de energia solar

• A energia solar atinge as células solares, produzindo um campo elétrico

• A energia produzida circula para a borda do painel e em um fio condutor

• O fio condutor transmite a energia elétrica para o inversor, onde é convertida de corrente contínua (DC) para corrente alternada (AC), que é usada para alimentar residências.

• Outro fio transmite a energia elétrica da corrente alternada do inversor para o quadro elétrico do imóvel (também conhecido como disjuntor), dispensando a eletricidade necessária em todo o imóvel.

• Qualquer eletricidade não necessária no momento da geração é direcionada através do medidor da concessionária e para a rede elétrica da concessionária.

A corrente elétrica que passa pelo medidor faz com que o medidor funcione ao contrário, creditando sua propriedade pelo excesso de geração.

Os Painéis solares têm espelhos para concentrar a radiação solar e converter a energia solar em eletricidade.

Essa energia pode ser convertida em eletricidade ou armazenada em baterias ou armazenamento térmico.

Enquanto cada local da Terra recebe um pouco de luz solar ao longo do ano, a intensidade da radiação solar que atinge qualquer local da superfície da Terra é diferente.

Os Painéis solares captam essa radiação e a convertem em energia utilizável.

Análise passo a passo sobre como funcionam os painéis solares

Aqui está um guia simples de 3 etapas sobre como os Painéis solares realmente funcionam.

O sol gera energia

Para começar a responder à pergunta "como funcionam os painéis solares?" vamos primeiro discutir como a energia elétrica é tradicionalmente produzida.

A geração de eletricidade requer o uso de combustível.

Muitos dos combustíveis usados na geração de energia podem ter graves consequências ambientais.

O dano é causado tanto pela extração quanto pelo uso de combustíveis fósseis.

O carvão, extraído de montanhas, é usado como combustível em usinas convencionais.

O urânio é extraído de minas para uso em energia nuclear.

Obter e entregar os combustíveis usados na geração de energia é um processo trabalhoso e às vezes destrutivo.

O processo de queima de combustíveis fósseis, como carvão e gás natural, gera poluentes atmosféricos.

O uso de energia nuclear aumenta a possibilidade de vazamentos radioativos.

Solar, por outro lado, funciona com um tipo de combustível completamente diferente: a luz solar.

Não há mineração, nem grandes oleodutos, nem movimento de terra - apenas a luz solar natural caindo do céu.

A luz solar é abundante, simples de coletar, segura e amiga do ambiente.

Como o sol é um recurso infinito, a energia solar é freqüentemente chamada de energia renovável.

É por isso que algumas regiões fornecerão subsídios para configuração solar local.

Existem outros tipos de energia solar, como energia solar térmica e energia solar de concentração.

Os painéis solares absorvem a luz solar

Quando a luz do sol viaja na velocidade da luz a cerca de 93 milhões de milhas do sol e cai sobre um painel solar, o processo de produção de energia elétrica começa.

O Painel solar provavelmente está posicionado em um telhado ensolarado ou no solo de um jardim ou campo próximo.

É mais provável que esteja conectado a outros tipos de Painéis solares populares.

Um Painel solar é um agrupamento de vários painéis.

O que exatamente é um painel solar?

É uma estrutura de quatro cantos em forma de placa composta de células de silício, um tipo de semicondutor.

Também é conhecido como módulo.

Os elétrons estão presentes nas células.

Algumas substâncias (como fósforo e boro) são aplicadas às células para formar um campo magnético.

Algumas das células têm carga positiva, enquanto outras têm carga negativa.

A luz solar interrompe os elétrons, permitindo que elétrons com carga negativa fluam para um lado da célula de silício.

Um fluxo ou corrente de energia elétrica é produzido como resultado do movimento.

A eletricidade é coletada por condutores de metal na célula e transferida para fios.

A luz solar é convertida em eletricidade pelo inversor solar.

A energia solar ainda não está pronta para uso doméstico neste momento.

É aqui que a instalação de um inversor solar entra em vigor.

Esta é uma caixa de metal, também conhecida como conversor solar, que pode estar localizada em sua casa perto de sua caixa de fusíveis.

Apesar de sua aparência despretensiosa, a caixa desempenha um papel importante ao nos permitir usar a energia solar.

Considere-o o elo entre seus Painéis solares e sua casa.

Não apenas suas bobinas, fios e ímãs "invertem" a energia de CC para CA, permitindo que seja usada pela casa, mas o inversor também ajuda em outras funções de gerenciamento de energia.

Se ocorrer uma interrupção, alguns inversores podem desligar a casa da rede central.

O inversor também pode incluir uma quantidade mínima de energia da bateria para garantir que a casa receba alguma eletricidade no caso de falha de energia.

Uma vez que executam funções de gerenciamento de energia e comunicações que tornam sua energia solar mais confiável, os novos inversores são freqüentemente chamados de "inteligentes" por trás da configuração de energia solar.

É importante notar que existe uma diferença no inversor tradicional.

O microinversor é o que você está olhando.

Microinversores, em vez de serem alojados em uma caixa, são instalados diretamente abaixo dos painéis solares.

Quando o seu inversor solar está operacional, o céu é o limite em termos de várias coisas com as quais você pode usar a energia solar, como aquecimento solar de piscina, opções de instalação de aquecimento solar doméstico e aquecedores solares de água quente.

A ciência das células fotovoltaicas (PV)

Os Painéis solares fotovoltaicos são compostos por células fotovoltaicas menores que podem converter a luz solar em eletricidade.

Essas células são feitas de materiais semicondutores, mais comumente silício, que pode conduzir eletricidade enquanto retém o desequilíbrio elétrico necessário para gerar um campo elétrico.

Quando a luz solar atinge o semicondutor em uma célula solar fotovoltaica, a energia da luz, na forma de fótons, é absorvida, fazendo com que muitos elétrons sejam liberados e vaguem livremente dentro da célula.

A célula solar é composta de semicondutores carregados positiva e negativamente unidos para formar um campo elétrico.

Este campo elétrico obriga os elétrons a fluir em uma direção - em direção às placas de metal condutor que revestem a célula.

Esse fluxo é conhecido como corrente de energia e sua força determina quanta energia elétrica cada célula pode gerar.

Quando elétrons soltos colidem com placas de metal, a corrente é transformada em fios, permitindo que os elétrons fluam como fariam em qualquer outra fonte de produção elétrica.

Quando um Painel solar gera uma corrente elétrica, a energia é transferida para um inversor por meio de uma série de fios.

Enquanto os Painéis solares produzem eletricidade de corrente contínua (DC), a maioria dos usuários de eletricidade requer eletricidade de corrente alternada (AC) para alimentar suas casas.

A função do inversor é converter a eletricidade de corrente contínua (DC) em corrente alternada (AC), tornando-o utilizável nas atividades diárias.

Depois que a eletricidade é convertida em uma forma utilizável (energia CA), ela é transmitida do inversor para o painel elétrico e circulada conforme necessário por toda a casa.

A energia solar agora está amplamente disponível para alimentar luzes, aparelhos e outros equipamentos eletrônicos.

Qualquer energia elétrica não absorvida pela caixa do disjuntor é enviada para a rede elétrica através do medidor da concessionária.

O medidor de energia elétrica monitora o fluxo de energia elétrica para sua casa e nas costas.

Quando o seu sistema de Painel solar gera mais eletricidade do que você usa no local, este medidor reverte e você é creditado pelo excesso de energia gerado pelo processo de medição líquida.

Quando você usa mais eletricidade do que o Painel solar gera, você obtém energia suplementar da rede por meio desse medidor, fazendo com que ele funcione normalmente.

Até que você saia da rede com uma solução de armazenamento, você precisará usar alguma energia da rede, especialmente à noite, quando o Painel solar não está gerando.

No entanto, a maior parte desta energia da rede será compensada pelo excesso de energia solar gerada durante o dia e períodos de menor uso.

Água Quente Solar e Energia Solar Concentrada

Os sistemas solares de água quente coletam energia solar e a usam para aquecer água para sua casa.

Coletores, um tanque de armazenamento, um trocador de calor, um sistema de controlador e um aquecedor de reserva são as partes essenciais desses sistemas.

Não há movimento de elétrons em um sistema solar de água quente.

Em vez disso, os painéis convertem a luz do sol em calor.

Os painéis de um sistema solar térmico são chamados de "coletores" e normalmente são instalados em telhados.

Eles capturam energia de forma diferente em comparação com os painéis fotovoltaicos convencionais, gerando calor em vez de energia elétrica.

A luz solar atravessa a cobertura de vidro de um coletor e atinge uma placa absorvente que possui um revestimento projetado para coletar a energia solar e convertê-la em calor.

Esse calor é transmitido para um "fluido de transferência" (anticongelante ou água potável) encontrado em pequenos canos da placa.

A energia solar concentrada funciona da mesma maneira que a água quente solar, convertendo a luz solar em calor.

A tecnologia CSP gera energia concentrando energia térmica solar por meio do uso de espelhos.

Os espelhos em uma instalação CSP refletem o sol até o ponto de foco.

Um absorvedor ou receptor captura e armazena energia térmica neste ponto de foco.

O CSP é mais comumente usado em instalações em escala de serviço público para ajudar a impulsionar uma rede elétrica.

Outros componentes vitais sobre como os painéis solares funcionam

Além das células solares de silício, um Painel solar contém um invólucro de vidro que oferece durabilidade e segurança para as células fotovoltaicas de silício.

O painel possui um isolador e uma folha posterior protetora sob o exterior de vidro que protege contra a absorção de energia e temperaturas no sistema solar.

Este isolamento é crítico porque as temperaturas mais altas reduzem a eficiência, levando a um desempenho reduzido do painel solar.

Os Painéis solares são revestidos com um revestimento anti-reflexo, aumentando a absorção da luz solar e permitindo que as células de silício recebam a máxima exposição solar.

As células solares de silício são normalmente produzidas em duas configurações de células: monocristalina e policristalina.

As células monocristalinas são compostas por um único cristal de silício, enquanto as células policristalinas são compostas por fragmentos ou fragmentos de silício.

Embora os formatos monocristalinos sejam normalmente mais caros, eles fornecem mais espaço para os elétrons se moverem, fornecendo uma tecnologia solar mais eficiente do que o policristalino.

O que exatamente é um painel solar eficiente?

Ao comprar painéis solares, lembre-se de que nem todos os Painéis solares são iguais em termos de eficiência.

É por isso que freqüentemente há uma variação nos custos de instalação de painéis solares.

A eficiência de um Painel solar é ditada por quanto da luz solar que o atinge é convertida em energia elétrica.

Quanto mais eficazes forem os painéis solares, menos você precisará.

A eficiência dos Painéis solares é extremamente crucial se você tiver um espaço de telhado limitado ou parcialmente sombreado.

Ao buscar eficiência, o preço nem sempre é levado em consideração.

O que você economiza comprando menos painéis, pode perder pagando um preço mais alto por modelos mais eficientes.

Antes de instalar os painéis solares, você deve pesquisar as pontuações do número do sol para sua casa, que indicam seu potencial para um sistema solar altamente eficiente com base na localização e na quantidade de luz solar recebida.

A maioria das células fotovoltaicas tem cerca de 15% e 20% de eficiência, com outliers em ambas as extremidades do espectro.

Painéis solares sofisticados podem ultrapassar a eficiência de 22% em certos casos, mas a maioria das células solares no mercado não são mais do que 20% produtivas.

Dada a mesma quantidade de luz solar brilhando pelo mesmo período de tempo em dois Painéis solares com classificações de eficiência distintas, o painel mais eficiente irá gerar mais energia elétrica do que o painel menos eficiente.

Qual é o efeito do clima no funcionamento dos painéis solares?

As condições climáticas podem afetar a quantidade de energia gerada pelos painéis solares, embora não da maneira como você está pensando.

Claro, as condições ideais para gerar energia solar incluem um dia claro e ensolarado.

No entanto, como a maioria dos aparelhos eletrônicos, os Painéis solares são mais produtivos em climas frios do que em climas quentes.

Como resultado, o painel pode gerar mais energia no mesmo período.

O painel gera menos tensão e gera menos energia à medida que a temperatura aumenta.

Embora os Painéis solares sejam mais confiáveis no inverno, eles não geram necessariamente mais energia do que no verão.

O clima mais ensolarado é mais comum durante os meses mais quentes do verão.

Além de menos nuvens, o sol geralmente fica visível por um longo período do dia.

Portanto, mesmo que seus painéis sejam menos eficientes em climas quentes, certamente irão gerar mais energia elétrica no verão do que no inverno.

Alguns estados recebem mais luz do sol do que outros.

Portanto, se as condições climáticas podem influenciar a geração de energia solar, alguns estados são escolhas excelentes para a energia solar do que outros?

A resposta simples é sim, mas nem sempre por causa do clima.

Tomemos, por exemplo, nuvens.

Qualquer pessoa que tenha se queimado de sol em um dia nublado entende que a radiação solar penetra nas nuvens.

Pelo mesmo motivo, os Painéis solares podem gerar energia mesmo em dias nublados.

No entanto, com base na quantidade de cobertura de nuvens e na qualidade dos painéis solares, a eficiência da geração de energia dos Painéis solares pode variar entre 10 e 25 por cento ou mais quando comparada a um dia ensolarado.

Fatos sobre como funcionam os painéis solares

Aqui estão mais alguns fatos que você gostaria de saber sobre como os Painéis solares funcionam.

Os painéis solares não requerem luz solar direta para funcionar

Embora o desempenho ideal seja alcançado quando o sol está brilhando, a energia elétrica ainda é gerada em dias nublados e durante o inverno.

Por outro lado, nenhuma eletricidade pode ser gerada à noite, mas este problema pode ser resolvido com um sistema de armazenamento.

O custo de um sistema de armazenamento de bateria solar pode ser compensado com a venda de energia excedente para a rede elétrica nacional e o benefício de se tornar totalmente independente de energia.

Você deve ter em mente que os Painéis solares geram eletricidade de graça durante o dia, quando é mais caro e, portanto, mais valioso.

Problemas potenciais

Antes de instalar os painéis solares, leve em consideração a forma e a inclinação do telhado e a localização da própria casa.

Para obter o melhor desempenho anual, o telhado deve ser orientado para o sul em um ângulo de 30 graus.

Esses não são requisitos rígidos porque os Painéis solares podem operar em uma variedade de ambientes, desde que o sistema esteja livre de sombras entre 10h00 e 16h00.

Certifique-se de que seus Painéis solares estejam longe de árvores e arbustos por dois motivos: eles podem sombrear as instalações e os galhos e folhas podem arranhar a superfície, prejudicando seu desempenho.

A sujeição excessiva de vento e chuva também pode diminuir o desempenho a longo prazo, portanto, os abrigos contra o vento devem ser levados em consideração ao avaliar a localização.

No entanto, os sistemas solares geralmente têm garantias de 25 anos que garantem o desempenho não cairá abaixo de 80% dentro desse período.

Surpreendentemente, os sistemas solares não funcionam perfeitamente em climas mais quentes.

Isso ocorre porque as células solares usam a luz do sol em vez do calor e as altas temperaturas reduzem seu desempenho.

De que material são feitos os painéis solares?

Os painéis solares, também conhecidos como células fotovoltaicas, são sistemas baseados em semicondutores que convertem a luz solar em eletricidade.

Quando a luz atinge as células, os elétrons são separados de seus átomos e fluem através da célula, fazendo com que a eletricidade seja gerada.

Os Painéis solares em instalações domésticas agora podem converter cerca de 20% da luz solar que recebem em energia elétrica.