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Irradiância solar é a quantidade de radiação que atinge uma superfície por metro quadrado
A irradiância solar refere-se ao fluxo de radiação solar, ou energia radiante, que chega à superfície da Terra por unidade de área. Ela, portanto, é uma potência estimada da energia irradiada pelo Sol, podendo variar de acordo com as estações do ano e a inclinação da Terra. Como resultado, a irradiância no planeta pode oscilar entre 1.325 W/m² e
1.412W/m².
Dessa forma, é possível utilizar a irradiância solar para medir a potência de energia solar em watts por metro quadrado (W/m²) que atinge placas solares. Assim, quanto maior a irradiância, mais energia é gerada.
Quais são os tipos de irradiância solar?
A irradiância solar pode ser classificada em dois tipos. Quando a radiação solar é medida em todos os comprimentos de onda, ela é chamada de Irradiância Solar Total (TSI). Por outro lado, ao medi-la em função de diferentes comprimentos de onda, como ultravioleta e infravermelho, ela é chamada de Irradiância Solar Espectral (SSI).
Além disso, pode-se classificar a irradiância de acordo com a forma que ela chega à superfície terrestre em irradiância extraterrestre, global horizontal, direta normal, direta horizontal, difusa horizontal e no plano inclinado.
- Irradiância extraterrestre (G0): refere-se à energia radiante incidida no topo da atmosfera terrestre;
- Irradiância global horizontal (G): trata-se de uma radiação de onda curta, resultante da soma entre irradiância direta e irradiância difusa, que atingem uma superfície horizontal. Ela é o componente mais utilizado para estimar a eficiência de um sistema fotovoltaico;
- Irradiância direta normal (Gn): refere-se à taxa de energia solar vinda diretamente do Sol sem interferências e desvios da atmosfera, que incide de forma perpendicular na superfície;
- Irradiância direta horizontal (Gdir): também se refere à taxa de energia solar vinda diretamente do Sol, que incide em uma superfície horizontal;
- Irradiância difusa horizontal (Gdif): trata-se da incidência de radiação solar que sofreu desvios e interferências de agentes atmosféricos (poluição, nuvens, materiais particulados);
- Irradiância no plano inclinado (Gi): refere-se à taxa de energia radiante total sobre uma superfície que esteja na mesma latitude em relação a superfície da Terra.
Qual a diferença entre irradiância solar e irradiação solar?
A irradiância solar é definida como a energia irradiada em uma área específica, dada em W/m². Por outro lado, a irradiação solar determina a quantidade de energia irradiada em uma área específica durante um período de tempo. Isso significa que ela integra a irradiância solar em um intervalo de tempo, tendo como unidade de medida o Wh/m².
Como medir a irradiância solar?
Importante para várias dinâmicas terrestres, medir a irradiância solar é essencial para entender com mais precisão os processos atmosféricos, o equilíbrio radioativo do planeta e as correntes marítimas.
Além disso, ela é importante para prever a quantidade de energia que será gerada em usinas de energia solar.
Para tanto, é usado um piranômetro. Esse sensor mede a densidade de fluxo de radiação global, ou apenas radiação direta ou difusa, em comprimentos de onda.
O que é energia solar?
Responsável pela variação de temperatura e energia gerada nos painéis solares, a irradiância solar tornou-se importante para a medição de potência de energia solar e na implantação de usinas solares. Por isso, é necessário compreender tudo sobre energia solar, como os tipos de energia solar, seus conceitos e, principalmente, o que é energia fotovoltaica e como ela funciona.
Essa energia refere-se à conversão de radiação solar em eletricidade ou energia térmica, tendo o Sol como fonte de energia solar. Assim, ela pode ser dividida em três tipos: energia fotovoltaica, heliotérmica e fototérmica.
Analisando o que é energia fotovoltaica, pode-se dizer que a energia solar fotovoltaica trata-se da conversão de radiação solar diretamente em eletricidade. Esse processo se dá pelo uso de uma célula fotovoltaica, feita de silício. O conjunto dessas células, associadas em série ou paralelo, forma um painel de energia solar, principal componente do sistema fotovoltaico. Da mesma forma, o conjunto de painéis solares forma um gerador fotovoltaico.
Por outro lado, a energia heliotérmica é caracterizada pelo uso de coletores, que captam a radiação solar e a convertem em calor. Esse calor é usado para aquecer um fluido e, a partir da movimentação de turbinas pelo seu vapor, a eletricidade é gerada.
Já a energia fototérmica refere-se à captação de luz solar para aquecer a água de residências e prédios por meio de placas e um aquecedor solar.
O que contém em um kit de energia solar?
Um kit de energia solar geralmente contém alguns componentes essenciais para a usina solar, que são separados em três blocos: o bloco gerador, o bloco de condicionamento de potência e o bloco de armazenamento.
Bloco gerador: painel solar, cabos, estrutura de suporte.
Bloco de condicionamento de potência: inversor solar, ou microinversor solar e controladores de carga.
Bloco de armazenamento: baterias.
O gerador de energia solar é uma das partes mais importantes do sistema.
Sistemas fotovoltaicos
Um sistema fotovoltaico aponta o modelo em que o kit de energia solar fotovoltaico deve seguir na sua instalação. Existem dois modelos, que se diferenciam pela conexão com a rede de distribuição de energia elétrica.
Off-grid
O sistema off-grid de energia solar, também chamado de sistema autônomo ou isolado, não é conectado à rede de distribuição de energia elétrica. Ele é usado para propósitos específicos e pequenos, como bombeamento de água e iluminação pública. Dessa maneira, a energia solar off-grid excedente gerada é armazenada em baterias e utilizada em momentos com pouca ou nenhuma incidência de luz solar.
On-grid
O sistema on-grid de energia solar, também chamado de grid-tie, compreende um sistema que precisa estar conectado à rede de distribuição de energia elétrica (geração distribuída), tendo o inversor solar on-grid como principal diferencial. Dessa forma, o kit solar on-grid não dispõe de bateria para o armazenamento de eletricidade e o inversor solar, ou inversor on-grid, tem a função de sincronizar com a rede pública.
Com essa função, toda energia solar on-grid excedente é mandada para a rede elétrica da distribuidora de energia, sendo convertida em créditos de energia. Assim, esses créditos podem ser utilizados quando a irradiação solar não for suficiente para suprir a demanda.
Como a placa solar funciona?
Para compreender como funciona a energia solar, é essencial saber a função da placa solar. Formado por um conjunto de células fotovoltaicas, a placa possui elétrons que, ao serem atingidos pela luz solar, agitam-se, formando uma corrente elétrica. Dessa maneira, a eletricidade é gerada por meio do efeito fotovoltaico.
Ao serem instalados, os painéis devem estar posicionados de forma a receber a maior taxa de energia solar possível, que é calculada a partir dos dados de irradiação solar e irradiância solar do local.
Os painéis solares também podem ser fabricados em outros modelos para suprir diferentes necessidades, como na forma de telha solar, ou telha fotovoltaica, na forma de refletor de energia solar e como lâmpada de energia solar. Dessa maneira, o preço da placa solar varia em relação a sua forma e composição.
Tipos de placas solares
A instalação de energia solar se dá por meio de placas, que compõem o bloco gerador. A placa solar monocristalina caracteriza-se por suas células fotovoltaicas de coloração preta com bordas arredondadas. Cada célula é constituída por um cristal inteiro de silício, o que torna essas células mais potentes que as placas solares policristalinas. Para a produção do painel solar monocristalino, a solidificação do silício deve ser feita cuidadosamente, o que encarece o custo desse painel fotovoltaico.
A placa solar policristalina, no entanto, é uma placa de energia solar com a vida útil de 25 a 35 anos, suas células fotovoltaicas têm a cor azul e bordas retas. Sua resistência ao aumento de temperatura é maior e suas células são feitas de vários cristais de silício fundidos, o que diminui a eficiência do painel solar.
Qual a diferença entre placas monocristalinas e policristalinas?
A principal diferença entre as placas monocristalinas e policristalinas está no modo de produção e composição de suas células de silício (Si), bem como na quantidade de quilowatts-horas produzidos. Enquanto a primeira produz mais eletricidade por metro quadrado, a última produz menos. Isso significa que são necessários mais painéis solares policristalinos para gerar a mesma quantidade de energia elétrica produzida por painéis monocristalinos. Assim, o preço do painel solar pode variar de acordo com a forma de manipulação do silício.
No entanto, isso não significa que o painel solar policristalino é de qualidade inferior. Tudo depende da demanda energética, quantidade de espaço disponível, preferência de cor e poder econômico do cliente.
Vantagens e desvantagens do uso de energia solar
O uso do sistema de energia fotovoltaica resulta em diversas vantagens para o consumidor e o meio ambiente. Os benefícios da energia solar para o consumidor envolvem a valorização do imóvel, independência energética, retorno do investimento e baixo custo de manutenção da usina solar. Nessa perspectiva, destacam-se também as vantagens para o meio ambiente devido ao fato de sua fonte ser renovável, inesgotável e limpa.
Por outro lado, a energia solar possui um alto custo de implantação e baixa eficiência (de 10% a 25%). Da mesma forma, é importante ressaltar os impactos ambientais causados pelos resíduos de silício e sua mineração, bem como a destinação final de painéis usados, que não possuem uma reciclagem de painel solar acessível.
Apesar de seu alto custo de instalação, empresas de energia solar são as mais promissoras para o futuro e as que recebem mais investimentos. Além disso, este tipo de energia é um dos mais fáceis de ser implantado nos próprios estabelecimentos que querem reduzir suas emissões de CO2.
O Sol pode ser considerado uma fonte de energia limpa?
O Sol, estrela central do Sistema Solar, pode ser considerado uma fonte de energia limpa, já que seu uso não libera resíduos prejudiciais ao meio ambiente diretamente, apesar de gerar resíduos das placas fotovoltaicas. Mas, então, a energia solar é renovável ou não renovável? Ela é considerada uma energia renovável, pois a fonte dos painéis da usina fotovoltaica, ou solar, não esgota.
O que diz a legislação?
A lei 14300/22 de energia solar foi feita para regular a geração de energia solar no Brasil, instituindo, também, o Marco Legal para a mini e microgeração dessa energia. Ela estabelece diretrizes para instalação, taxação, potência máxima e geração de energia compartilhada para energia solar residencial, usina solar e fazenda de energia solar.
A lei determina que a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) é responsável por oferecer um formulário-padrão para solicitação de mini e microgeração distribuída e todas as informações necessárias para a elaboração do projeto solar ao consumidor.
Sancionado em 2022, o Marco Legal da Micro e Minigeração de Energia passou a taxar os créditos de energia, antes não taxados, para cobrir despesas da distribuidora com infraestrutura e investimentos. Além disso, essa lei criou o Programa de Energia Renovável Social (PERS), que tem como objetivo criar um financiamento de energia solar e de outras fontes renováveis para consumidores de baixa renda.
Para potência máxima, foi estabelecido um limite de até 3 MW para fontes não despacháveis (em que a energia não pode ser armazenada), e até 5 MW para fontes despacháveis (em que a energia pode ser acionada a qualquer momento, por ser armazenada).
