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A energia fotovoltaica é vista como uma tecnologia do futuro, já que utiliza uma fonte limpa e renovável para produzir eletricidade

A energia fotovoltaica é considerada um tipo de energia renovável e limpa, que pode ser gerada para autoconsumo em instalações pequenas ou para abastecer estabelecimentos e indústrias em grandes usinas fotovoltaicas. Dessa maneira, além de poderem ser instaladas em residências, as células solares podem ser conectadas à rede de energia, auxiliando na diminuição de custos. Há casos em que os painéis produzem mais energia do que necessário, possibilitando sua venda para a rede elétrica.

Embora a energia solar e a energia fotovoltaica ambas usem o Sol, elas contam com pequenas diferenças. Enquanto a energia solar térmica concentra a energia do Sol pelo uso de materiais refletivos, como painéis solares, a energia fotovoltaica converte a luz do sol em energia diretamente. A fotovoltaica é a energia obtida através da conversão direta da luz solar em eletricidade. O efeito fotovoltaico, relatado pelo físico Edmond Becquerel em 1839, pode ser entendido como o aparecimento de uma tensão elétrica nas extremidades da estrutura de um material semicondutor, produzida pela absorção da luz. A célula solar ou fotovoltaica é a unidade fundamental desse processo de conversão da luz solar em energia elétrica.

Como a energia fotovoltaica funciona?

A energia solar fotovoltaica é uma fonte de energia renovável e limpa que utiliza a radiação solar para gerar eletricidade. Baseia-se no denominado efeito fotovoltaico, através do qual determinados materiais são capazes de absorver fótons (partículas luminosas) e liberar elétrons, gerando corrente elétrica.

Para isso, se utiliza um dispositivo semicondutor denominado célula solar ou célula fotovoltaica, que pode ser feito de silício monocristalino, policristalino ou amorfo, ou outros materiais semicondutores de camada fina. É importante destacar que a eficiência das células fotovoltaicas na conversão de luz solar em eletricidade é relativamente baixa, variando de 10% a 25%.

As células de silício monocristalino são obtidas a partir de um único cristal de silício e alcançam a máxima eficiência, entre 18% e 20% em média. As células de silício policristalino são elaboradas em bloco a partir de vários cristais e têm uma eficiência média situada entre 16% e 17,5%. Por último, as células de silício amorfo possuem uma rede cristalina desordenada, o que implica em um pior desempenho (eficiência média entre 8% e 9%), assim como um preço inferior.

As técnicas utilizadas para fabricar células fotovoltaicas feitas de silício monocristalino e policristalino são complexas e caras. Por isso, os painéis solares a base de silício amorfo são mais baratos. Vale ressaltar que a proporção de radiação solar incidente é outro fator que influencia na eficiência do processo de conversão da luz solar em eletricidade.

Exposição à luz

Quando a célula fotovoltaica é exposta à luz, parte dos elétrons do material iluminado absorve fótons. Os elétrons livres são transportados pelo material semicondutor até serem puxados por um campo elétrico, o qual é formado na área de junção dos materiais por uma diferença de potencial elétrico existente entre esses materiais semicondutores. Os elétrons livres são levados para fora das células de energia solar e ficam disponíveis para serem usados na forma de energia elétrica.

Os módulos fotovoltaicos não requerem alta irradiação solar para funcionar. Contudo, a quantidade de energia gerada depende da densidade das nuvens durante o dia, de forma que um número alto de nuvens pode resultar em uma menor produção de energia em comparação a dias de céu completamente aberto.

Aproveitamento da energia fotovoltaica no Brasil

Há vários projetos em curso ou em operação para o aproveitamento da energia solar no Brasil, particularmente por meio de sistemas fotovoltaicos. Além do apoio técnico, científico e financeiro recebido de diversos órgãos e instituições brasileiras, esses projetos têm tido o suporte de organismos internacionais, particularmente da Agência Alemã de Cooperação Técnica – GTZ e do Laboratório de Energia Renovável dos Estados Unidos (National Renewable Energy Laboratory) – NREL/DOE.

Segundo o Ministério do Meio Ambiente, o governo desenvolve projetos de geração de energia solar fotovoltaica para suprir as demandas energéticas das comunidades rurais e isoladas. Esses projetos focam áreas como bombeamento de água para abastecimento doméstico, irrigação e piscicultura, iluminação pública, sistemas de uso coletivo (eletrificação de escolas, postos de saúde e centros comunitários) e atendimento domiciliar.

Energia fotovoltaica
Imagem de Andreas Gücklhorn em Unsplash

Vantagens da energia fotovoltaica

Esse sistema apresenta diversas vantagens, como:

  • É um tipo de energia renovável, inesgotável e limpa, que contribui para o desenvolvimento sustentável;
  • É modular, o que permite construir desde enormes usinas fotovoltaicas no solo até pequenos painéis para telhados;
  • Não depende da alta irradiação solar para gerar energia elétrica;
  • Não emite ruídos;
  • Possui baixo custo de manutenção;
  • Possibilita retorno do investimento;
  • Valoriza o imóvel.

Uma pesquisa concluiu, também, que a energia fotovoltaica pode tornar o mundo livre de combustíveis fósseis. Isso porque a tecnologia está recebendo diversos investimentos e se desenvolvendo extremamente rápido.

Desvantagens da energia fotovoltaica

Apesar de ser limpa e renovável, a energia fotovoltaica ainda possui alto custo de implantação e baixa eficiência, que varia de 10% a 25%. Outro ponto de extrema importância a ser considerado na cadeia produtiva do sistema fotovoltaico é o impacto socioambiental causado pela matéria-prima mais comumente utilizada para compor as células fotovoltaicas, o silício.

A mineração do silício, assim como qualquer outra atividade de mineração, tem impactos para o solo e para a água subterrânea da área de extração. Além disso, é imprescindível que sejam proporcionadas boas condições ocupacionais aos trabalhadores, a fim de evitar acidentes de trabalho e desenvolvimento de doenças. A Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (Iarc) aponta em relatório que a sílica cristalina é cancerígena, podendo causar câncer de pulmão ao ser cronicamente inalada.

O relatório do Ministério de Ciência e Tecnologia aponta outros dois pontos importantes relacionados ao sistema fotovoltaico: o descarte dos módulos solares deve ser apropriado, uma vez que apresentam potenciais de toxicidade; e a reciclagem de painéis fotovoltaicos também não atingiu um nível satisfatório até o momento.

Além disso, apesar do Brasil ser o segundo maior produtor de silício metálico do mundo, a tecnologia para purificar o silício a nível solar ainda está em fase de desenvolvimento. Um problema recentemente identificado é a queima não intencional de pássaros que passam pela região em que as células fotovoltaicas estão instaladas.

Dessa maneira, mesmo sendo renovável e não emitindo gases prejudiciais, a energia fotovoltaica ainda esbarra em empecilhos tecnológicos e econômicos. Mesmo promissora, essa energia se tornará viável economicamente apenas com a cooperação entre setores públicos e privados, e com o investimento em pesquisas para o aprimoramento das tecnologias que englobam todo o processo produtivo, desde a purificação do silício até o descarte das células fotovoltaicas.

Reciclagem de painéis solares

reciclagem de painéis solares é um tema abrangente, que envolve esferas políticas, tecnológicas e sociais. Existem diversas dificuldades e desafios para sua implantação em larga escala. Muitos desses desafios assemelham-se aos encontrados no gerenciamento de resíduos de equipamentos elétricos e eletrônicos (REEE): coleta, rotas de processamentos economicamente viáveis, volume atual de resíduos e falta de legislação específica na maior parte do mundo.

Como é feita?

Um distribuidor de equipamentos solares com sede na América do Norte, chamado de CED Greentech, descreveu as quatro etapas envolvidas no processo de reciclagem de painéis solares feitos de silício:

  1. A moldura de alumínio é removida do painel. Ela pode ser considerada 100% reutilizável;
  2. O vidro é separado enquanto segue ao longo de uma correia transportadora. Ele pode ser considerado 95% reutilizável;
  3. O painel reciclado passa por um tipo de processamento térmico, que eleva a moldura até 932 graus Fahrenheit. Essa parte do processo permite a evaporação de pequenos componentes de plástico ainda não retirados do painel. Isso também permite que as células sejam separadas mais facilmente;
  4. Os wafers de silício são decapados antes de serem fundidos em placas reutilizáveis. Ele pode ser considerado 85% reutilizável.

Os painéis solares têm uma vida útil de cerca de 25 anos. Levando em consideração o fenômeno de obsolescência programada da maior parte da tecnologia na era moderna, isso não é tão ruim. No entanto, como a energia solar está se tornando cada vez mais popular, os avanços tecnológicos resultarão em um grau maior de verdadeira obsolescência entre os painéis “mais antigos”, o que aumentará o número de painéis que precisam ser trocados, descartados ou reciclados.

A principal razão para se reciclar painéis solares é diminuir a quantidade de alumínio, vidro e outros materiais valiosos em aterros sanitários. Acima disso, para fazer novos painéis, as matérias-primas precisam ser reaproveitadas e reutilizadas. Com isso, a reciclagem de painéis solares torna um recurso já renovável em um muito mais sustentável.

Dados da Agência Internacional de Energia Renovável mostram que a utilização de painéis solares está crescendo desenfreadamente em todo o mundo. Por isso, a reciclagem desses equipamentos é extremamente importante e necessária.

Formulário

Apesar da crença de que a instalação é complicada ou burocrática, a energia solar fotovoltaica é uma alternativa econômica, prática e segura para obtenção de energia limpa. Caso tenha interesse na instalação completa – incluindo o financiamento – de um sistema de energia solar em sua casa, sem dor de cabeça, preencha o formulário abaixo para receber um orçamento.

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