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Energia fotovoltaica ou térmica? Entenda tudo sobre as diferenças entre elas e saiba como aderir à energia solar residencial

Você já pensou em optar pela energia solar residencial? Petróleocarvão mineral e gás natural são fontes de energia muito utilizadas, mas extremamente poluentes. Assim, buscando unir eficiência energética e baixos impactos sobre o planeta, procura-se cada vez mais a utilização de energias renováveis. Nesse meio, a energia solar tem se destacado e sido cada vez mais explorada, tanto para geração no ramo empresarial quanto em sistemas residenciais.

O que é a energia solar?

A energia solar é a energia eletromagnética cuja fonte é o Sol. Por esse motivo, é considerada uma fonte de energia sustentável e limpa, que não produz resíduos para além dos componentes do kit e ainda traz benefícios ambientais no que diz respeito à redução das emissões de gases do efeito estufa.

Ela pode ser transformada em energia térmica ou elétrica e aplicada em diversos usos. As duas principais formas de aproveitamento da energia solar são a geração de energia elétrica e o aquecimento solar da água.

Para a produção de energia elétrica são usados dois sistemas: o heliotérmico, em que a radiação é convertida primeiramente em energia térmica e posteriormente em elétrica (utilizada principalmente em usinas e, por isso, não será abordada); e o fotovoltaico, em que a radiação solar é convertida diretamente em energia elétrica.

A energia solar térmica, por sua vez, é obtida através da captação da radiação eletromagnética, seguida de sua transformação em calor, ou seja, em energia térmica. Com isso, ela proporciona o aquecimento da água em sistemas residenciais e comerciais.

Abaixo você encontra um resumo das características e diferenças entre os dois principais tipos de energia solar residencial: a energia fotovoltaica e a de aproveitamento térmico.

Energia fotovoltaica

A energia fotovoltaica tem como conceito a geração de energia elétrica de forma não convencional, ou seja, por meio da radiação solar, sem que esta precise passar pela fase de energia térmica.

Assim como no heliotérmico, no sistema de energia solar fotovoltaica existem vários modelos de coletores (ou painéis solares), que apresentam maior ou menor eficiência energética. Os mais comuns são os monocristalinos, policristalinos e os de filme fino.

Os principais componentes de um sistema de energia fotovoltaica são os painéis, a estrutura de suporte, os controladores de carga, inversores e baterias.

Lembre-se de garantir que os componentes utilizados tenham a certificação do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro), que realizou a implementação da Portaria N° 357 em 2014, com o objetivo de estabelecer regras para os equipamentos de geração de energia fotovoltaica.

O tempo de retorno do investimento é variável e depende da quantidade de energia que o imóvel demanda. Apesar disso, a vantagem do sistema caseiro está relacionada à economia proporcionada ao usuário: uma vez atingido o tempo de retorno, a conta de energia não precisará mais ser paga.

Entenda a energia fotovoltaica

Painéis ou placas solares são sistemas de microgeração de energia compostos por células fotovoltaicas. Um conjunto de painéis forma um módulo solar. As células fotovoltaicas são feitas a partir de materiais semicondutores, como o silício. Quando a célula de uma placa é exposta à luz e capta sua energia, parte dos elétrons do material iluminado absorve fótons (partículas de energia presentes na luz solar).

Os elétrons livres são transportados em fluxo pelo semicondutor até serem puxados por um campo elétrico, que é formado na área de junção dos materiais por uma diferença de potencial elétrico existente entre esses materiais semicondutores. Em seguida, os elétrons livres são levados para fora da célula solar e ficam disponíveis para serem usados na forma de energia elétrica.

Ao contrário do sistema heliotérmico, o sistema fotovoltaico não requer alta irradiação solar para seu funcionamento. Contudo, a quantidade de energia gerada depende da densidade das nuvens, de forma que um alto número de nuvens pode resultar em uma menor produção de eletricidade em comparação com dias de céu completamente aberto.

A eficiência da conversão é medida pela proporção de radiação solar incidente sobre a superfície da célula que é convertida em energia elétrica. As células mais eficientes proporcionam cerca de 25% de eficiência.

Incentivos governamentais

Atualmente, o governo desenvolve projetos de geração de energia fotovoltaica para suprir as demandas energéticas das comunidades rurais e isoladas, segundo o Ministério do Meio Ambiente. 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);
  • Atendimento domiciliar.

On-grid e off-grid

Há ainda dois tipos diferentes de sistemas fotovoltaicos: os conectados à rede (on-grid ou grid-tie) ou os isolados da rede (off-grid ou autônomos). Uma das principais diferenças entre eles é a composição do kit, sendo que o primeiro não possui dispositivos para armazenamento da energia, ou seja, dispensa o uso da bateria e do controlador de carga.

Outra diferença importante é que o primeiro precisa estar conectado à rede convencional de distribuição de energia, enquanto o segundo pode ser instalado em regiões mais remotas.

Para os sistemas conectados à rede, a Lei N° 10.438/02 prevê benefícios econômicos na forma de créditos de energia a aqueles que produzirem, em sua própria residência, mais energia do que ela demanda.

Ou seja, há a economia imediata de um custo que seria referente ao pagamento da conta de energia elétrica para os meses em que a residência gerar menos energia do que ela precisa.

Infelizmente, ainda há poucos incentivos e linhas de financiamento desse tipo de energia no Brasil, que ainda são de difícil acesso e pouca aplicabilidade. Espera-se que, com o crescimento do consumo de sistemas de energia fotovoltaica, surjam incentivos mais aplicáveis e acessíveis à habitação comum.

Aproveitamento térmico

Outra forma de aproveitar a radiação solar é o aquecimento térmico. Ele pode ser feito por meio de um processo de absorção da luz solar por coletores, que são normalmente instalados nos telhados das edificações, condomínios e residências.

Como a incidência de radiação solar sobre a superfície terrestre é baixa, é necessário instalar alguns metros quadrados de coletores. Cada modelo de coletor (que pode ser plano aberto, fechado, ou tubular a vácuo) possui uma eficiência energética característica e pode aquecer a água a temperaturas específicas.

Sendo assim, há sempre um modelo mais indicado, dependendo da intenção de aplicação da água aquecida (que pode ser para banhos, piscinas, aquecimento de ambientes, entre outros).

Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), para atender o suprimento de água aquecida em uma residência de três a quatro moradores, são necessários 4 m² de coletores. Apesar da demanda por essa tecnologia ser predominantemente residencial, também existe o interesse do setor comercial, como edifícios públicos, hospitais, restaurantes, hotéis e outras empresas.

O tempo de retorno do investimento em energia solar térmica tende a variar, acontecendo geralmente em um intervalo de 18 a 36 meses. A vida útil de um aquecedor solar é estimada por volta de 240 meses, fazendo com que o sistema seja bastante vantajoso e econômico.

Como funciona?

O princípio de funcionamento do aproveitamento térmico é simples: a superfície do painel possui aletas feitas de cobre ou alumínio, comumente pintadas de uma cor escura para maior absorção da radiação solar. Assim, essas aletas captam a radiação solar e a transformam em calor.

O calor é absorvido pelo fluido presente no interior dos painéis (geralmente a água), que é em seguida transportado por bombeamento através de tubos isolados, até que chegue ao depósito de água quente (reservatório térmico ou boiler).

O depósito de água quente é composto por material isolante, que impede o resfriamento da água e permite que ela seja fornecida em uma temperatura agradável, mesmo em períodos sem sol.

Quais são os prós e os contras da energia solar?

A energia solar apresenta diversas vantagens. Ao contrário dos combustíveis fósseis, o processo de geração de eletricidade a partir de painéis solares não emite dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio e dióxido de carbono, poluentes com efeitos nocivos à saúde humana e que contribuem para o aquecimento global. Por isso, a energia solar pode ser considerada uma fonte de energia renovável.

Além disso, o Brasil recebe grandes quantidades de radiação solar, já que está localizado próximo à linha do Equador. Assim, ele apresenta alto potencial para a geração de eletricidade a partir dessa fonte de energia.

Por outro lado, a instalação de painéis solares requer grandes espaços. Dessa maneira, é importante que se faça a análise do local mais apropriado para a implantação, uma vez que haverá supressão da vegetação. Além disso, outro ponto a ser considerado diz respeito ao impacto ambiental causado pela matéria-prima utilizada para compor as células fotovoltaicas: o silício.

Impactos

A mineração do silício causa diversos impactos ambientais, como poluição do solo e da água. Também é imprescindível que sejam proporcionadas boas condições ocupacionais aos trabalhadores, a fim de evitar acidentes de trabalho e desenvolvimento de doenças ocupacionais. 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 com relação à energia solar: a necessidade de que os painéis recebam destinação apropriada, uma vez que apresentam potenciais de toxicidade, e o fato de a reciclagem de painéis ainda não ter atingido um nível satisfatório. Ademais, apesar do Brasil ser o segundo maior produtor de silício metálico do mundo, perdendo apenas para a China, a tecnologia para a purificação do silício em nível solar ainda está em fase de desenvolvimento.

Portanto, mesmo sendo renovável e não emitindo gases poluentes, a energia solar ainda apresenta desvantagens que devem ser consideradas. Apesar de promissora, ela se tornará economicamente viável apenas com a cooperação entre setores públicos e privados, e com o investimento em pesquisas para o aprimoramento das tecnologias que englobam o processo produtivo, desde a purificação do silício até o descarte das células fotovoltaicas.

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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