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Sistema Fotovoltaico saiba como funciona

conjunto de placas solares ou módulos fotovoltaicos

A Origem do Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede

Antes de focarmos especificamente no sistema fotovoltaico conectado à rede, vamos entender melhor a origem dos sistemas solares fotovoltaicos.

Os sistemas fotovoltaicos “nasceram” com o objetivo de levar energia elétrica a locais de difícil acesso (se comparado com as tecnologias convencionais), em especial a rede elétrica.

Por isso, os primeiros sistemas fotovoltaicos eram do tipo isolado da rede elétrica, ou seja, a energia gerada pelas placas solares alimentava diretamente um banco de baterias, as quais, por sua vez, alimentam os aparelhos consumidores de energia elétrica.

No início dos anos 90, foi observado o uso de inversores (aparelhos que convertem a corrente contínua para corrente alternada) ligando diretamente as placas solares (painéis solares) à rede pública de energia elétrica.

Nasceu, então, o conceito de sistema fotovoltaico conectado à rede (elétrica), que também deu origem ao conceito de sistema fotovoltaico isolado da rede.

Os primeiros sistemas fotovoltaicos conectados à rede foram instalados na Alemanha, no começo dos anos 90. Já naquela época havia diversos requisitos de segurança para a operação das pequenas usinas movidas a energia solar, e que compartilhariam a rede de distribuição de eletricidade sob os cuidados das concessionárias locais.

Dentre os muitos requisitos, pedia-se que os inversores fossem capazes de realizar o chamado “sincronismo”, ou seja, gerar eletronicamente a corrente alternada de forma similar a um gerador eletromagnético comum.

Outro requisito é que eles tivessem a capacidade de se desligar e religar automaticamente, caso fosse necessário fazer manutenções nas linhas elétricas (como nos cabos de força das redes, por exemplo).

Com o tempo os requisitos de segurança foram estendidos, e surgiram também requisitos de qualidade de energia. E assim chegamos aos inversores interativos conectados à rede da modernidade, que são equipamentos de certa forma inteligentes, capazes de gerenciar automaticamente o sistema fotovoltaico, do qual são o componente principal.

Com a possibilidade de se injetar diretamente a energia elétrica gerada pelos módulos fotovoltaicos (painel solar) na rede elétrica, pôde-se abrir mão do armazenamento de energia – que é feito através das baterias em um sistema fotovoltaico off-grid (isolado da rede).

As principais desvantagens desse armazenamento de energia por meio de baterias se dá tanto pela sua durabilidade, quase sempre inferior a 7 anos, quanto pelo custo inicial de instalação, pois quanto maior é a potência do sistema fotovoltaico, mais baterias são necessárias.

 

O que é um Sistema Fotovoltaico On Grid ou Off Grid?

Em um sistema fotovoltaico, tanto On Grid como Off Grid, a energia é gerada pelo painel solar (o conjunto de placas solares).

> Um sistema fotovoltaico conectado à rede é o nome técnico brasileiro do que é conhecido internacionalmente como on-grid photovoltaic system, e que carinhosamente chamamos de sistema fotovoltaico on-grid, ou simplesmente sistema on-grid.

Um sistema solar conectado à rede é composto, basicamente, pelos módulos fotovoltaicos (comumente chamados de placas solares) e pelo(s) inversor(es) interativo(s), que é conhecido internacionalmente como grid-tied interactive inverter.

Além dos componentes principais (painel solar e inversor) existem os componentes de integração do sistema (chamados internacionalmente de Balance of System – BOS), que são as estruturas de fixação dos módulos fotovoltaicos e os componentes elétricos de proteção.

A maioria das empresas que atuam no mercado de energia solar no brasil (que está cada vez maior) trabalham no regime de entrega completa da solução (chamado de regime chave-na-mão), em que tudo é providenciado e entregue funcionando para o cliente final.

Representação do fluxo de energia em um sistema fotovoltaico On-Grid.

Apresentação de um sistema fotovoltaico Off-Grid.

Sistemas isolados (off-grid)

Com custos mais elevados que os sistemas on-grid, os sistemas isolados são caracterizados por não serem conectados à rede elétrica, ou seja, o sistema se auto-sustenta através da utilização de baterias.

Por esse motivo, esse sistema é completo, e inclui todos os componentes citados em nossas matérias anteriores, sendo eles divididos em três diferentes blocos, que são:

• Bloco gerador: painéis solarescabosestrutura de suporte.
• Bloco de condicionamento de potência: inversorescontroladores de carga.
• Bloco de armazenamento: baterias
.

O sistema off-grid é utilizado principalmente para propósitos locais específicos, como, por exemplo, bombeamento de água, eletrificação de cercas, de postes de luz, etc.

A energia produzida é também armazenada em baterias, que por sua vez garantem o funcionamento do sistema em períodos com pouco, ou mesmo ausentes, de luz solar, como dias nublados ou à noite. Ou seja, durante o dia, em momentos em que a produção de energia supera o consumo, este excesso é enviado ao banco de baterias para que, à noite, quando o consumo é maior que a produção, essa energia possa ser utilizada para abastecer a rede ligada ao sistema. 

Por não serem conectados à rede, em um sistema isolado, não se pode utilizar mais energia de forma contínua do que aquela que é produzida pelos painéis.