O sol é uma grande fonte de energia renovável e inesgotável que podemos usar em nossas casas unifamiliares. As células fotovoltaicas (também conhecidas como células solares) são usadas para converter a energia solar em eletricidade. Como as células realmente funcionam? Qual é o seu custo e é lucrativo instalá-los em nossas casas? Responderemos a todas essas perguntas abaixo.
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O que são células fotovoltaicas e como funcionam?
As células fotovoltaicas são wafers semicondutores de silício. No interior existe um campo eletromagnético (também conhecido como barreira de potencial). Os raios do sol que incidem sobre a célula tiram os elétrons de seu lugar nos semicondutores. Desta forma, pares de portadores com cargas opostas (elétrons negativos e positivos) são formados. Essas cargas são separadas devido à ação do campo elétrico. Isso, por sua vez, faz com que uma voltagem elétrica apareça nas células, que podemos usar depois de conectar dispositivos que retiram energia.
Também vale lembrar que os painéis fotovoltaicos modernos funcionam o dia todo, do amanhecer ao anoitecer. Em dias nublados, eles usam raios dispersos, o que significa que a célula solar pode funcionar independentemente do clima.
Tipos de células fotovoltaicas instaladas em casas unifamiliares
Até hoje, conhecemos quatro tipos de células fotovoltaicas (selênio, silício, corante e polímero). No entanto, nas ofertas dos produtores que operam no mercado polaco, apenas podemos encontrar painéis fotovoltaicos produzidos à base de silício. Em casas unifamiliares, usamos:
Célula solar monocristalina - feito de um único cristal de silício, cortado em pequenos pedaços. São fáceis de reconhecer pela sua cor muito escura característica. Os painéis solares deste tipo são caracterizados por uma vida longa e alta eficiência. Uma célula solar monocristalina é capaz de converter de 17 a 22% da energia solar, o que é um resultado bastante satisfatório. Um único painel geralmente tem uma potência de 150 a 180 W. Os custos são a única desvantagem significativa. Infelizmente, a lista de preços deste tipo de células fotovoltaicas é bastante elevada.
Célula solar policristalina - feito de cristal de silício policristalino. Podemos reconhecê-los por sua cor azulada. Uma característica das células policristalinas é a alta resistência, o preço atraente das células fotovoltaicas também é notável. Esses tipos de painéis solares têm uma eficiência entre 14 e 18%. Segundo muitos especialistas, o uso de células policristalinas é a melhor solução em nossas condições climáticas.
Célula solar amorfa - são os mais avançados tecnologicamente, eles são feitos de silício não cristalizado (amorfo). Podemos distingui-los por uma cor ligeiramente bordô e por tamanhos um pouco menores. Curiosamente, as células amorfas podem criar módulos elegantes que são montados nos telhados ou balaustradas do edifício. Esses tipos de usinas solares são a solução menos eficiente. Sua eficiência é de 6 a 10%. Porém, vale ressaltar que a vantagem mais importante dessa solução é o preço atraente de compra. A lista de preços dos painéis fotovoltaicos deste tipo é a mais atrativa para o nosso bolso.
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Sistemas de células solares
Os painéis solares por si só não são suficientes para converter a energia solar em eletricidade. Também precisamos de todo um sistema integrado que permitirá que as células funcionem. Existem dois tipos de sistemas em ofertas comerciais
- Fora da rede (sistema autônomo) - cria um sistema fechado no qual a energia é transferida para a bateria ou diretamente para dispositivos elétricos.
- Em rede (sistema aberto) - este tipo de usinas solares não possui baterias. O excedente de eletricidade não é armazenado, mas devolvido à rede pública.
Ambos os sistemas acima podem ser conectados diretamente a dispositivos elétricos ou equipados com um inversor adicional que converte a corrente contínua em alternada. As usinas de energia solar mais avançadas tecnologicamente são equipadas com baterias e controladores eficientes. O controlador pode mudar automaticamente o fornecimento de energia solar (quando a bateria se esgota) para energia fornecida pela rede pública. É uma solução bastante eficiente e funcional que aumenta o conforto de ter uma instalação fotovoltaica.
Os parâmetros mais importantes das células fotovoltaicas
Antes de comprar células fotovoltaicas, vale a pena conhecer suas especificações técnicas. Alguns parâmetros serão descritos de uma forma bastante complicada, mas o usuário médio ficará satisfeito com informações sobre os parâmetros básicos. Certamente, vale a pena prestar atenção em parâmetros como:
Tolerância de potência - parâmetro que indica a potência mínima do módulo sob certas condições. O valor deve estar entre 0 e 5%.
Potência de pico (também chamada de potência máxima) - denotado pelo símbolo Wp. O parâmetro nos informa sobre a potência máxima obtida pelas células fotovoltaicas em condições climáticas ideais. Lembre-se, entretanto, que a potência máxima diminuirá com o tempo de trabalho das células.
Tensão máxima do sistema - o parâmetro indica a tensão máxima na qual os painéis solares conectados ao sistema podem funcionar. O valor máximo da tensão varia entre 600 - 1.000 V.
Tensão ociosa - também a chamamos de tensão de circuito aberto. Este parâmetro define a tensão máxima dos módulos que não estão conectados aos receptores. O valor deste parâmetro varia de 20 a 50 V.
Tensão máxima de energia - esta é a tensão obtida ao operar na potência máxima.
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Fator de preenchimento - parâmetro que denota a relação entre a energia real obtida das células e sua potência obtida em sua corrente e tensão máximas. O parâmetro é definido como uma porcentagem e não deve ser inferior a 70%.
A intensidade da corrente na potência máxima - parâmetro especificado em amperes. Indica a amperagem máxima ao operar na potência máxima.
Temperatura de trabalho - este é um parâmetro particularmente importante. Lembre-se de que nossos painéis solares serão expostos a mudanças nas condições climáticas, portanto, a temperatura de trabalho deve ter a faixa mais ampla, por exemplo -45cerca deC a +90cerca deC.
Libra - este parâmetro é importante durante os trabalhos de instalação. Vale a pena prestar atenção nisso e calcular a carga máxima em nosso telhado. Como regra, um único painel de tamanhos padrão pesa até 30 kg (embora também haja exceções muito mais pesadas). A oferta comercial inclui também pequenos painéis modulares, com cerca de 2 kg de peso. Costumamos usá-los em balaustradas e telhados pequenos.
Dimensões - pode decidir sobre os custos de instalação. O módulo padrão tem dimensões de 30 por 45 cm. No entanto, as ofertas dos fabricantes também incluem muitos modelos maiores e menores.
Preço das células fotovoltaicas
As usinas solares não são muito populares na Polônia. Seu preço ainda pode ser muito alto. Antes de comprar células, devemos lembrar que a lista de preços dos produtores individuais pode ser muito diferente. Portanto, vale a pena revisar o máximo de ofertas possível. As mais baratas (mas também difíceis de obter) são as células amorfas. O preço de um único elemento pode variar de PLN 800 a PLN 1.000. Compraremos células de silício policristalino de boa qualidade por PLN 1.300-2.000. Por sua vez, pagaremos pelo menos PLN 2.500 por painéis solares feitos de silício monocristalino. Lembre-se de que uma usina de energia solar em uma casa unifamiliar deve ter de uma dúzia a até várias dezenas de painéis. O preço final de compra também inclui o inversor, sistemas de montagem, custos de montagem, custos de configuração do sistema, bem como cabos e proteções. Portanto, podemos ver que os painéis fotovoltaicos ainda são uma despesa bastante grande na Polônia.
Simulação de custos painéis fotovoltaicos
Assumimos que a instalação de células fotovoltaicas está localizada em uma pequena casa de dois andares. Em tais edifícios, usinas de energia solar feitas de painéis policristalinos são normalmente usadas. No nosso caso, a instalação terá uma potência de 5 kWp e consistirá em 20 painéis (250 Wp) da faixa de preço média. As despesas individuais serão as seguintes:
- Painéis solares (20 x PLN 1.300) - PLN 26.000
- Inversor - PLN 5.800
- Construção em perfis de alumínio (adaptada a um telhado de telhas de aço ou telhas de cerâmica) - PLN 4.000
- Segurança e cabos - PLN 400
- Serviço de adaptação com configuração - 4 200 PLN
O custo final de nossa simulação é PLN 40.400. Este é um valor indicativo. Lembre-se de que a lista de preços de contratantes individuais pode ser significativamente diferente. O preço final do projeto é ainda influenciado pela taxa de câmbio do euro (a maioria dos painéis é importada para a Polônia).
Uma usina de energia solar será lucrativa?
Nossa usina de energia solar tem capacidade de 5 kWp e é capaz de produzir aproximadamente 4.800 kWh de eletricidade por ano. Esse valor pode ser comparado à necessidade média anual de eletricidade para uma família de quatro pessoas. Lembre-se, no entanto, que nossa instalação funciona no modo de rede e não possui baterias. O excedente de eletricidade é direcionado à rede pública. Curiosamente, podemos vender nosso excesso de energia ao fornecedor da rede. No entanto, o valor não será muito alto e todo o processo exigirá que façamos uma concessão especial.
O fornecedor pode propor uma taxa de 0,15 a 0,25 PLN por kWh transferido para a rede pública. Uma taxa tão baixa não terá muito impacto na recuperação de custos de todo o projeto. Nossa economia resulta da redução (ou mesmo eliminação) das contas de luz. A tarifa média do fornecedor é PLN 0,60 / kWh. Durante o ano, produzimos 4.800 kWh para as nossas necessidades, o que dá o valor de 3.120 PLN. Assim, o investimento em uma usina solar se pagará em no máximo 13 anos. No entanto, tenhamos em conta que os preços da eletricidade estão em constante ascensão. Na prática, pode acontecer que o investimento se pague muito mais cedo.
