Quiz: Electricidade Solar Fotovoltaica
Energias Renováveis
Do fóton à tomada: percebe como um painel no telhado transforma luz em energia
Resumo
Uma célula fotovoltaica não precisa de calor para funcionar. Precisa de luz. É essa distinção, simples mas mal compreendida, que separa um colector solar térmico (aquece água) de um painel fotovoltaico (gera electricidade). Neste artigo vemos como o silício transforma fotões em corrente eléctrica, percorremos a história da tecnologia desde Edmond Becquerel até às centrais solares actuais, e explicamos os quatro tipos de sistemas fotovoltaicos que existem no mercado. No final, um quiz com 15 perguntas para testar o que ficou.
Como funciona uma célula fotovoltaica
A maioria das células solares instaladas hoje é feita de silício, o mesmo material dos chips de computador. Cada célula tem duas camadas com cargas opostas, uma negativa e outra positiva. Quando um fotão de luz solar atinge a célula, liberta um electrão, que tenta regressar ao seu lugar de origem. O caminho que o obriga a fazer esse percurso é uma grelha de contactos metálicos na superfície da célula, e é aí, nesse trajecto forçado, que nasce a corrente eléctrica.
Nenhuma parte se move, nenhum combustível é queimado. É por isso que um painel solar continua a produzir electricidade décadas depois de instalado, sem manutenção de motor nenhuma.
Uma única célula produz muito pouca corrente contínua (DC). Por isso as células são ligadas em série, formando “strings”, até atingir a tensão pretendida, e depois várias strings são ligadas em paralelo para aumentar a corrente. O resultado pode alimentar qualquer carga eléctrica, desde uma calculadora até uma fábrica inteira, desde que o sistema seja dimensionado, projectado, instalado e mantido correctamente.
Eficiência e durabilidade
As primeiras células de silício, nos anos 1950, convertiam cerca de 6% da luz em electricidade. Hoje, células de laboratório já ultrapassam 40%, e os módulos residenciais mais eficientes rondam os 25%. Para instalações onde o espaço não é o principal constrangimento, o factor que realmente pesa na decisão costuma ser o custo por watt instalado, não a eficiência em si.
| Período | Preço aproximado por watt |
|---|---|
| Final dos anos 1950 | Mais de 1.000 dólares |
| Final dos anos 1970 | Cerca de 40 dólares |
| Final dos anos 1980 | Cerca de 8 dólares |
| Final dos anos 1990 | Cerca de 7,50 dólares |
| Actualidade | Entre 2 e 2,80 dólares (sistema completo) |
A história da electricidade solar
O efeito fotovoltaico foi observado bem antes de existir qualquer aplicação prática. Passou-se quase um século entre a descoberta e a primeira célula útil.
- 1839 Edmond Becquerel descobre o efeito fotovoltaico.
- 1954 Os Laboratórios Bell desenvolvem a primeira célula de silício viável.
- 1958 Um pequeno array fotovoltaico alimenta o sistema de rádio de um satélite.
- 1977 Os Estados Unidos criam o Solar Energy Research Institute (mais tarde renomeado National Renewable Energy Laboratory); a produção mundial de PV ultrapassa 500 kW.
- 1982 É instalado o primeiro array fotovoltaico à escala industrial, na Califórnia.
- 1993 Uma concessionária californiana liga à rede o primeiro sistema fotovoltaico “distribuído”.
- 2020 A capacidade instalada mundial aproxima-se de 800 gigawatts; a maior central solar do mundo, na Índia, ultrapassa os 2.000 megawatts.
O espaço foi, na prática, o primeiro grande cliente da indústria fotovoltaica: onde não há como levar um cabo eléctrico, um painel resolve. Só décadas depois é que o custo baixou o suficiente para o PV sair da órbita e chegar aos telhados.
Os quatro tipos de sistemas fotovoltaicos
Nem todos os sistemas solares funcionam da mesma forma. A escolha depende de haver ou não ligação à rede eléctrica, e de haver ou não necessidade de energia durante a noite ou em dias nublados.
PV-directo
A carga funciona directamente a partir do painel, sem baterias. Só trabalha de dia, com sol. Usado em bombas de água e ventiladores.
Isolado com armazenamento
Conhecido como “stand-alone” ou “off-grid”. Tudo é produzido e consumido no local, com baterias a guardar energia para a noite. Sem qualquer ligação à rede.
Ligado à rede
O tipo mais comum hoje. Um inversor converte a corrente DC do painel em corrente AC e sincroniza-a com a rede. O excedente gerado durante o dia fica em crédito (“net metering”); à noite, a casa consome da rede.
Multimodo
Combina ligação à rede com baterias de reserva. Mais caro e mais complexo, porque soma controlador de carga, baterias e um inversor híbrido, mas continua a fornecer electricidade mesmo quando a rede falha.
Perguntas frequentes
A electricidade solar funciona em dias nublados?
Sim, embora com produção reduzida. A célula reage à luz, não precisa de sol directo e forte para gerar alguma corrente, só produz menos do que num dia limpo.
Painéis fotovoltaicos e colectores solares térmicos são a mesma coisa?
Não. Os colectores térmicos aquecem água ou ar através do calor do sol. Os painéis fotovoltaicos geram electricidade a partir da luz, num processo que não depende de calor.
Um sistema ligado à rede funciona durante um corte de electricidade?
Um sistema grid-direct comum desliga-se automaticamente por segurança durante um corte, para não injectar electricidade numa rede que técnicos possam estar a reparar. Só um sistema multimodo, com baterias, mantém a casa alimentada nessa situação.
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Quanto tempo dura um painel solar?
A garantia de fábrica costuma cobrir 25 anos de produção mínima garantida, e há módulos em funcionamento no terreno há bastante mais tempo do que isso.
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